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“BÚSQUEDA DEL PRETRATAMIENTO MÁS ADECUADO

FRENTE A EPISODIOS DE FLORACIONES ALGALES NOCIVAS

EN DESALADORAS DE AGUA DE MAR.

UN PROBLEMA SIN RESOLVER Y UN RETO POR SUPERAR”

(cod.41)

Belén Gutiérrez López (GS INIMA ENVIRONMENT S.A)

Antonio Ordóñez Fernández (GS INIMA ENVIRONMENT, S.A)

X Congreso InternacionalSevilla > 26, 27 y 28 de noviembre de 2014

1. INTRODUCCIÓN

2. ESPECIES HABITUALES

3. IMPACTOS

4. MÉCANISMOS DE CONTROL

5. IMPACTOS DE LAS FLORACIONES ALGALES EN LA DESALACIÓN

6. ESTUDIO REALIZADO

7. CONCLUSIONES

ÍNDICE


1. INTRODUCCIÓN

1. INTRODUCCIÓN

Las floraciones algales, en sentido estricto, o «mareas rojas» son discoloraciones del

agua,visibles a simple vista y debidas a proliferaciones de microorganismos

planctónicos pigmentados (microalgas, ciliados, bacterias) que alcanzan

concentraciones del orden de 106 cel•ml-1.

TÓXICAS INOCUAS

El término "mareas rojas" se puede prestar a equívocos; muchas de ellas no son

rojas, sino pardas, anaranjadas, incluso verdosas


NOCIVAS

1. INTRODUCCIÓNTÓXICAS

Están constituidas por organismos planctónicos portadores de toxinas y que pueden

causar diversos trastornos al ser ingeridas por moluscos bivalvos filtradores que

actúan como bioacumuladores de las toxinas, constituyéndose en vectores que

transfieren estos venenos a niveles superiores de la cadena trófica.

Los episodios tóxicos más conocidos que se originan de esta forma son:

«Intoxicación Paralizante por Marisco» (Paralytic Shellsfish Poisoning = PSP)

«Intoxicación Diarreogénica por Marisco» (Diarrhetic Shellfish Poisoning = DSP)

«Intoxicación Amnésica por Marisco» (Amnesic Shellfish Poisoning = ASP)

«Intoxicación Neurotóxica por Marisco» (Neurotoxic Shellfish Poisoning = NSP).


1. INTRODUCCIÓN

NOCIVAS

Los organismos que la forman no son portadores de toxinas, pero que pueden, no

obstante, crear serios problemas en la acuicultura o en el bentos local al alterar las

condiciones físico-químicas del medio de distintas maneras

Especies con apéndices espinosos, como

Dictyocha speculum y algunas especies de

Chaetoceros del grupo Phaeoceros, que

erosionan físicamente e irritan las agallas de

los peces, aumentando el riesgo de

infecciones patógenas


1. INTRODUCCIÓNNOCIVAS


obstante, crean serios problemas al alterar las condiciones físico-químicas del

medio de distintas maneras

Especies que segregan SUSTANCIAS MUCILAGINOSAS (como las

floraciones de Phaeocystis spp., Gymnodinium impudicum) que vuelven

viscosa al agua de mar y afectan al sistema filtrador/branquial de los

organismos, u ocasionan acumulaciones de espuma en las playas;


1. INTRODUCCIÓNNOCIVAS


obstante, crear serios problemas en la acuicultura o en el bentos local al alterar las

condiciones físico-químicas del medio de distintas maneras

Especies que alcanzan densidades tan elevadas que

puede hacer variar bruscamente los niveles de oxígeno

disuelto o el pH del medio;

Su elevada biomasa compite por los nutrientes y hace

disminuir la penetración de luz, afectando negativamente

a los productores primarios bentónicos;

Especies que no son consumidas por los herbívoros y al

morir libera niveles importantes de amonio, o causa

fermentaciones en el fondo.


INOCUAS

Floraciones producidas por organismos que no poseen toxinas y que normalmente

no suponen un peligro para ningún organismo del ecosistema.

Un buen ejemplo de este último tipo serían las manchas del ciliado Mesodinium

rubrum, que aparece casi todos los años en las Rías Gallegas en el mes de agosto, y

que puede provocar la alarma entre los turistas.

1. INTRODUCCIÓN


2. ESPECIES HABITUALESLas algas son organismos OPORTUNISTAS. Están presentes en las aguas

superficiales, por lo general en concentraciones pequeñas o en etapa de reposo (quiste o esporas), esperando a condiciones adecuadas para florecer.

La floración terminará debido al agotamiento de los nutrientes, la inhibición del crecimiento por patógenos y parásitos y/o pastoreo por los organismos superiores.

Procesos

naturales

Actividades

humanas

RADIACIÓN SOLAR CORRIENTES

SALINIDAD

CARGA DE NUTRIENTES

FENÓMENOS NATURALES

FACTORES

Descarga del río de las

aguas residuales sin tratar

Escorrentía del tratado desechos del ganado

Fertilizantes residuales

de las zonas agrícolas

TormentasVientos

TEMPERATURA


Un episodio de floración de algas suele estar dominado por un grupo

o de una especie de alga.

La duración puede ser por un período de unos pocos días a varias semanas, dependiendo de los ciclos

vitales de las especies causantes.

Los principales grupos de algas que a menudo causan las floraciones

graves son:

• Diatomeas• Dinoflagelados• Cianobacterias

Alga Forma Tamaño (*) Efecto potencial/consecuencia

µm µmDinoflagelados

Alexandrium tamarense RE 25‐32 Floración tóxica, marea roja, agotamiento de O2Cochlodinium polykrikoides RE 20‐40 Floración tóxica, marea roja, agotamiento de O2

Karenia brevis RE 20‐40 Floración tóxica, marea roja, agotamiento de O2Noctiluca scintillans Es 200‐2000 marea roja/rosa/verde, agotamiento de O2Procentrum micans FE 30‐60 marea roja/marrón, gotamiento O2

Diatomeas Chaetoceros affinis OC 8‐25 Agotamiento O2, irritación branquias pecesPseudo‐nitzshia spp. 0,8*PP 3‐100 Floración tóxica, agotamiento O2

Skeketonema costatum Cy 2‐25 Agotamiento O2Thalassiosira spp. Cy 10‐50 Agotamiento O2

CianobacteriasAnabaena spp. Sp 3‐12 Floración tóxica, agotamiento O2Microcystis spp. Sp 2‐7 Floración tóxica, agotamiento O2Nodularia spp. Cy 6‐100 Floración tóxica, agotamiento O2

HaptophytesEmiliania huxleyi Sp 2‐6 Agotamiento O2Phaecocystis spp. 0,9*Sp 4‐9 Formación de espumas, agotamiento O2

RaphidophytesChattonella spp. Co+0,5*Sp 10‐40 Floración tóxica, marea roja, agotamiento de O2

Heterosigma akashiwo Sp 15‐25 Floración tóxica, marea roja, agotamiento de O2

Chlorophytes Chlorella vulgaris Sp 2‐10 Marea verde, agotamiento O2Scenedesmus spp. RE 2‐25 Marea verde, agotamiento O3

RE: elipsoide rotativo; S: esférico; FE: Elipsoide plano; OC: cilíndrico ovalado; PP: paralelípedo; Cy: Cilíndrico; Co: Cónico

Alga Forma Tamaño (*) Efecto potencial/consecuencia

µm µmDinoflagelados

Alexandrium tamarense RE 25‐32 Floración tóxica, marea roja, agotamiento de O2Cochlodinium polykrikoides RE 20‐40 Floración tóxica, marea roja, agotamiento de O2

Karenia brevis RE 20‐40 Floración tóxica, marea roja, agotamiento de O2Noctiluca scintillans Es 200‐2000 marea roja/rosa/verde, agotamiento de O2Procentrum micans FE 30‐60 marea roja/marrón, gotamiento O2

Diatomeas Chaetoceros affinis OC 8‐25 Agotamiento O2, irritación branquias pecesPseudo‐nitzshia spp. 0,8*PP 3‐100 Floración tóxica, agotamiento O2

Skeketonema costatum Cy 2‐25 Agotamiento O2Thalassiosira spp. Cy 10‐50 Agotamiento O2

CianobacteriasAnabaena spp. Sp 3‐12 Floración tóxica, agotamiento O2Microcystis spp. Sp 2‐7 Floración tóxica, agotamiento O2Nodularia spp. Cy 6‐100 Floración tóxica, agotamiento O2

HaptophytesEmiliania huxleyi Sp 2‐6 Agotamiento O2Phaecocystis spp. 0,9*Sp 4‐9 Formación de espumas, agotamiento O2

RaphidophytesChattonella spp. Co+0,5*Sp 10‐40 Floración tóxica, marea roja, agotamiento de O2

Heterosigma akashiwo Sp 15‐25 Floración tóxica, marea roja, agotamiento de O2

Chlorophytes Chlorella vulgaris Sp 2‐10 Marea verde, agotamiento O2Scenedesmus spp. RE 2‐25 Marea verde, agotamiento O3

RE: elipsoide rotativo; S: esférico; FE: Elipsoide plano; OC: cilíndrico ovalado; PP: paralelípedo; Cy: Cilíndrico; Co: Cónico





ORGANISMO CAUSATIVE ORGANISM

SÍNDROME SYNDROME

ZONAS AFECTADAS AFFECTED AREAS

Alexandrium spp. Paralytic shellfish poisoning (PSP)

US west coast including Alaska New England coastal states Canada Chile Brazil Europe South Africa Asia Australia New Zealand

Dinophysis spp. Diarrhetic shellfish poisoning (DSP)

Europe Japan Atlantic Canada South Africa Chile Thailand New Zealand Australia

Gambierdiscus toxicus Ciguatera fish poisoning (CFP)

Hawaii Gulf of Mexico Puerto Rico Caribbean Australia many Pacific islands

Gymnodinium catenatum Paralytic shellfish poisoning (PSP)

US west coast New England coastal states Canada Chile Brazil Europe South Africa Asia Australia New Zealand

Karenia brevis Karenia brevisulcatum

Neurotoxic shellfish poisoning (NSP)

US Gulf coast New Zealand

Karlodinium veneficum fish kills

US mid Atlantic coast US southeast coast US Gulf coast Australia South Africa

Lyngbya Swimmer's itch Dermatitis

Australia Florida Worldwide throughout the tropics and subtropics

Pfiesteria piscicda Pfiesteria spp.

Possible estuary-associated syndrome (PEAS)

North Carolina Maryland Delaware

Prorocentrum lima Diarrhetic shellfish poisoning (DSP)

Europe Japan Atlantic Canada South Africa Chile Thailand New Zealand Australia

Protoperidinium crassipes Azaspiracid shellfish poisoning (AZP)

England Scotland Ireland France Spain Morocco Norway

3. IMPACTOS


3. IMPACTOSZONAS AFECTADAS

Hace varias décadas relativamente

pocos países parecían estar afectados

por HAB, pero ahora la mayoría de los

países costeros están amenazados

Hace varias décadas relativamente

pocos países parecían estar afectados

por HAB, pero ahora la mayoría de los

países costeros están amenazados

Muchos países se enfrentan con una

desconcertante variedad de especies

e impactos tóxicos o nocivos.

Muchos países se enfrentan con una

desconcertante variedad de especies

e impactos tóxicos o nocivos.


3. IMPACTOSÁREAS DE IMPACTO

INDUSTRIA PESQUERAINDUSTRIA PESQUERA


CONTAMINACIÓN

PECES Y MARISCOS

CONTAMINACIÓN

PECES Y MARISCOS

ZONAS DE ANOXIA AFECCIÓN ESPECIES BENTÓNICAS

ECONOMÍACONSUMO TURISMO

DESALADORAS

4. MECANISMOS DE CONTROL


4. MECANISMOS DE CONTROLEs el uso de especies que se alimentan de, infectan, o pudren especies

que causan FANs.

Estos incluyen copépodos y ciliados, y algunos virus, parásitos, y bacterias: son abundantes en ecosistemas acuáticos y marinos y tienen

tasas de reproducción altas.Falta de criaderos de alto volumen, y problemas logísticos relacionados

con su almacenaje y despliegue en el campo.

CONTROL BIOLÓGICO

CONTROL QUÍMICO

Se han probado muchos productos químicos para matar o reducir el número de células de especies relacionadas con FANs. Entre estos se

encuentran el sulfato de cobre, esteroles, hipoclorito de sodio, hidróxido de magnesio y muchos otros.

La mayoría de los productos han sido demasiado caros y demasiado generalistas (causan daños a otros componentes no-blanco del

ecosistema)

CONTROL FÍSICO

Eliminación de las células nocivas por medios físicos

Por varias razones, la mayoría de estas técnicas no han dado buenos resultados para el control de los FANs.


4. MECANISMOS DE CONTROL

USO DE ARCILLAS

Una prometedora estrategia es el trato de florecimientos con arcillas floculantes que capturan partículas del agua, incluyendo las células tóxicas, y

las trasladan a los sedimentos en el fondo.

Las consecuencias ambientales de esta estrategia aún no han sido evaluadas.

CONTROL QUÍMICO


5. IMPACTOS DE LAS FLORACIONES ALGALES EN LA

DESALACIÓN




• Se consume el oxígeno disuelto en el agua. Esto causa la proliferación de

bacterias anaerobias (generan sulfuro de hidrógeno y otros compuestos como

resultado de la descomposición de la materia orgánica). Agregan los olores y

sabores desagradables en el agua. Pueden causar la contaminación biológica de

las membranas.

• Los datos existentes de los efectos de las mareas rojas sobre las desaladoras son

escasos y no existen muchas publicaciones.

• Altas concentraciones de células pueden provocar la obstrucción de los sistemas

de pretratamiento.


• Este mucílago es característicamente pegajoso, y se adhiere y

acumula en la superficie de las membranas y separadores.

• La limpieza química podría no ser efectiva en la eliminación

de estas sustancias

• Los niveles de TEP no están relacionados con los niveles de

recuento de algas o clorofila, lo que implica que los recuentos

de algas y clorofila son menos relevantes para la predicción

del ensuciamiento de membrana

• El denominado mucílago (Transparent exopolymer particles, TEP) representa el

efecto más peligroso para los sistemas de pretratamiento y membranas.




Buscar y conocer de la tecnología existente, el pretratamiento más adecuado según

la especie y zona de afectación, analizando diferentes pretratamientos desde el

punto de vista técnico y económico.

Este estudio es teórico y servirá como punto de partida para la optimización de

procesos y búsqueda de tratamientos innovadores que hagan frente a estos

episodios garantizando el funcionamiento en continuo de las plantas

30.000 m3/día 100.000 m3/día Prorocentrum lima

CHILE (CH)

DAF + UF

DAF + DMF

Sistema de filtración en profundidad, flujo

ascendente y lavado continuo

Toma abierta Toma abierta Toma abierta Desbaste Desbaste Desbaste

Estación de bombeo de toma



DAF DAF

Filtración en flujo en profundidad, flujo


Depósito de agua clarificada



Estación de bombeo de proceso



Filtro de anillas (seguridad UF) DMF Filtros de cartucho

Sistema de UF Filtros de cartucho Sistema de OI Sistema de OI Sistema de OI Espesamiento

Deshidratación de lodos Deshidratación de lodos Deshidratación de lodos Neutralización efluente Neutralización efluente Neutralización efluente



Prorocentrum lima

GOLFO PÉRSICO (PG)

DAF + UF

DAF + DMF

Sistema de filtración en profundidad, flujo


Toma abierta Toma abierta Toma abierta Desbaste Desbaste Desbaste




Filtro de discos Filtro de discos Filtro de discos

DAF DAF Filtración en flujo en

profundidad, flujo ascendente y lavado

continuo Depósito de agua

clarificada Depósito de agua

clarificada Depósito de agua

clarificada Estación de bombeo de

proceso Estación de bombeo de

proceso Estación de bombeo de

proceso Filtro de anillas (seguridad UF) DMF Filtros de cartucho

Sistema de UF Filtros de cartucho Sistema de OI Sistema de OI Sistema de OI Espesamiento

Deshidratación de lodos Deshidratación de lodos Deshidratación de lodos Neutralización efluente Neutralización efluente Neutralización efluente


Noctiluca scintillans

Cochlodinium Polykrikoides


200‐2000μm


DAF vs Filtración en profundidad, FA y lavado continuo


7. CONCLUSIONES


7. CONCLUSIONES

Tanto los sistemas de pretratamiento estudiados como las compañías fabricantesde estos sistemas disponen de referencias suficientes en instalaciones depretratamiento de Plantas Desaladoras de agua de mar con proceso de ósmosisinversa.

Todos los sistemas estudiados tienen capacidad, según sus fabricantes, paraadmitir, y retirar, las concentraciones de células previstas en el estudio, exceptopara las concentraciones de células consideradas en el bloom de Noctilucascintillans previsto en las instalaciones del Golfo Pérsico; (es necesario instalarun tratamiento previo, en todos los casos)


Es necesario conocer en profundidad la especie de microalga para determinar elpretratamiento requerido.

El denominado mucílago representa el efecto más peligroso para los sistemas depretratamiento y membranas.

Desde el punto de vista económico, tanto por CAPEX como por OPEX, la soluciónmás ventajosa es el sistema de filtración sobre lecho profundo.


Desde el punto de vista técnico ambas soluciones pueden cumplir los requisitosde calidad de agua tratada previstos en el estudio.

• En el Golfo Pérsico o en el Golfo de Omán, con captaciones de agua de mar a pocaprofundidad, posibilidad de blooms de algas masivos y peligro potencial de vertidos depetróleo, puede ser conveniente la instalación de un sistema DAF de pretratamiento.

• En la costa occidental de Suramérica (Chile, Perú), con captaciones de agua de mar a granprofundidad y escasa posibilidad de blooms de algas masivos, es más aconsejable lainstalación de un sistema de filtración en profundidad, flujo ascendente y lavado continuode pretratamiento debido a su menor coste.

Cada proyecto tiene unas características específicas que requieren de su estudioantes de seleccionar un proceso de tratamiento. Por ejemplo:

7. CONCLUSIONES

• La información existente es muy escasa.

• Independientemente de las investigaciones particulares y el know-how de las

empresas, es necesario que SE PUBLIQUEN Y SE CONOZCAN LAS

EXPERIENCIAS EN LAS PLANTAS. De esta manera, se podrán mejorar los

pretratamientos de las futuras plantas y estar cada vez mejor preparados frente

a los episodios de floraciones algales.

• Estudio de partida para proyecto de la Convocatoria EEA GRANTS (CDTI)


7. CONCLUSIONES

GRACIAS

POR

VUESTRA ATENCIÓN


“BÚSQUEDA DEL PRETRATAMIENTO MÁS ADECUADO

FRENTE A EPISODIOS DE FLORACIONES ALGALES NOCIVAS

EN DESALADORAS DE AGUA DE MAR.

UN PROBLEMA SIN RESOLVER Y UN RETO POR SUPERAR”

(cod.41)

Belén Gutiérrez López (GS INIMA ENVIRONMENT S.A)

Antonio Ordóñez Fernández (GS INIMA ENVIRONMENT, S.A)

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