Tesi doctoral de Clara Laguna Marín: "Development and upscaling of novel hybrid biochar-based constructed wetland designs for the removal of contaminants of emerging concern from wastewater effluents". Direcció: Dr. Víctor Matamoros Mercadal, Dra. Mònica Escolá Casas i Dra. Jessica Subirats Medina
En els darrers anys els aiguamolls construïts
han guanyat reconeixement com a alternatives sostenibles al tractament d’aigües
residuals. Aquests sistemes aprofiten els diferents processos que tenen lloc de
manera natural dins d’un aiguamoll (com adsorció al substrat, biodegradació
microbiana, fitodegradació o fotodegradació), per a eliminar diferents tipus de
contaminants de l’aigua, incloent nutrients, metalls pesats o contaminants
emergents. Els contaminants emergents son considerats compostos de preocupació
creixent degut a la seva novetat, persistència, difícil degradació i toxicitat,
i inclouen compostos d’ús comú com medicaments o productes industrials. Tot i l’interès despertat, els aiguamolls
construïts encara presenten algunes limitacions que en condicionen la seva
aplicació a gran escala, com ara la necessitat de grans extensions de
superfície. Això ha impulsat l'exploració de diferents estratègies d'intensificació
destinades a augmentar-ne el rendiment i l'aplicabilitat, com la combinació de
diferents tipus d’aiguamolls o l’ús de nous materials.
En aquest context, aquesta tesi
doctoral desenvolupa i avalua un nou disseny intensificat d’aiguamoll
construït, que combina illes flotants vegetades amb aiguamolls de flux
horitzontal amb biochar, un material porós i reactiu obtingut a partir de la
piròlisis de biomassa. La primera part de la tesi avalua el sistema
d’aiguamolls a escala de laboratori, demostrant eficiències altes en quant a
l’eliminació de contaminants emergents i nutrients sota diverses càrregues
hidràuliques. Posteriorment, el sistema és escalat a una planta pilot situada a
l’estació depuradora d’aigües residuals (EDAR) de Montcada i Reixac
(Barcelona). Els resultats del pilot demostren l’eficiència del sistema sota
variabilitat estacional i càrregues hidràuliques més elevades, especialment en
els aiguamolls de flux horitzontal amb biochar. A més, l’anàlisi de compostos
retinguts al biochar demostra que l’eliminació de contaminants emergents no és
degut tan sols a processos d’adsorció, sinó que aquests son degradats dins el
sistema d’aiguamolls.
La tesi també ha estudiat els
microorganismes que viuen associats a la rizosfera d’aquests sistemes. Els
resultats indiquen que els aiguamolls basats en biochar afavoreixen comunitats
bacterianes relacionades amb la transformació del nitrogen i la degradació de
compostos contaminants, mentre que les comunitats associades a les illes
flotants presenten una major relació amb processos de transformació de la matèria
orgànica. Per altra banda, la tesis demostra que els sistemes d’aiguamolls
basats en biochar poden modificar la comunitat microbiana de l’aigua, reduint
la presència de bacteris associats a les aigües residuals.
Finalment, una avaluació econòmica
posa de manifest que els sistemes basats en biochar, tant sols com en
combinació amb illes flotants, poden presentar costos competitius respecte
d’altres tecnologies avançades de tractament.
En conclusió,
els resultats d'aquesta tesi
demostren el potencial d’utilitzar
aiguamolls intensificats amb biochar
per millorar el tractament d'aigües residuals, i aporten informació rellevant
sobre l'escalat d’un sistema
d’aiguamolls, les comunitats
microbianes associades i la seva viabilitat econòmica.
Lectura de la tesi: 02/11/2026 a l'Aula Magna de la Facultat de Ciències (informació extreta de l’Agenda activitats de la web Escola de Doctorat).