Por José L. Balcázar. Investigador sénior del Instituto Catalán de Investigación del Agua (ICRA-CERCA), Girona.
La gestión del agua es uno de los grandes desafíos del siglo XXI. A medida que las ciudades crecen y los recursos hídricos se vuelven más escasos, las depuradoras se convierten en infraestructuras esenciales para garantizar la salud pública y proteger los ecosistemas acuáticos. Sin embargo, no todas las instalaciones cuentan con la misma capacidad tecnológica ni con los mismos recursos. En Europa, miles de pequeñas depuradoras rurales tratan las aguas residuales de municipios con menos de 10.000 habitantes, donde los costes energéticos, el mantenimiento técnico y la falta de personal especializado suponen obstáculos difíciles de superar.
En este contexto, un equipo de investigadores del Centro Tecnológico BETA de la Universidad de Vic – Universidad Central de Cataluña (UVic-UCC), la Universidad de Girona (UdG) y el Instituto Catalán de Investigación del Agua (ICRA-CERCA) hemos desarrollado una tecnología innovadora que ofrece una alternativa sostenible para estos entornos: un reactor basado en biopelículas y plancton (BPR, por sus siglas en inglés) capaz de mejorar de forma notable la calidad del agua tratada.
El estudio, publicado recientemente en la revista Journal of Environmental Management, demuestra que este sistema inspirado en la naturaleza puede reducir significativamente la concentración de nutrientes como el nitrógeno y la presencia de bacterias fecales como Escherichia coli, dos de los principales contaminantes que afectan a los ríos receptores de aguas residuales urbanas. El avance no solo tiene implicaciones técnicas, sino también normativas, ya que se alinea con los nuevos requisitos establecidos por la Directiva Europea sobre el Tratamiento de Aguas Residuales Urbanas, en vigor desde noviembre de 2024.
En Europa, miles de depuradoras rurales tratan las aguas residuales de pequeños municipios, donde los costes energéticos, el mantenimiento y la falta de personal especializado suponen grandes obstáculos
La nueva directiva europea introduce un cambio de paradigma en la gestión de las aguas residuales. Hasta hace poco, la normativa se centraba en las grandes depuradoras que tratan las aguas de las principales ciudades. Sin embargo, a partir de 2025 se amplían las exigencias a las pequeñas y medianas instalaciones, que deberán reducir de manera más estricta nutrientes y contaminantes.
Este cambio responde a un problema real. La contribución acumulada de miles de pequeñas depuradoras con bajos niveles de depuración puede tener un impacto significativo sobre los ríos y acuíferos locales. Aunque cada una libera volúmenes relativamente pequeños, en conjunto representan una fuente importante de contaminación difusa, especialmente en zonas rurales o de montaña donde los ecosistemas son más vulnerables.
El reto para estos municipios es doble: cumplir con una legislación más estricta sin disponer de grandes inversiones ni infraestructuras complejas. En ese escenario, las soluciones basadas en la naturaleza se presentan como una vía prometedora para modernizar la depuración sin incrementar los costes energéticos ni el impacto ambiental.
El Centro Tecnológico BETA, la UdG y el ICRA-CERCA desarrolla una tecnología innovadora que ofrece una alternativa sostenible para entornos rurales capaz de mejorar de forma notable la calidad del agua tratada
El reactor desarrollado por los equipos del BETA, la UdG y el ICRA-CERCA reproduce, a escala controlada, los procesos de autodepuración que ocurren de forma natural en lagos y ríos. En estos ecosistemas, las comunidades microbianas juegan un papel esencial: degradan la materia orgánica, transforman nutrientes y reducen la presencia de microorganismos patógenos.
El sistema BPR combina dos tipos de comunidades microbianas que trabajan de manera complementaria: el biofilm (microorganismos adheridos a una superficie sólida) y el plancton (microorganismos suspendidos en el agua). Esta coexistencia permite una mayor estabilidad biológica y una depuración más eficiente.
Como explica el investigador Lorenzo Proia, del Centro Tecnológico BETA y coautor del trabajo, “el reactor combina comunidades microbianas que actúan de manera similar a lo que ocurre en los ecosistemas acuáticos naturales, depurando el agua sin necesidad de recurrir a tecnologías muy costosas o con gran consumo energético. Es una alternativa sostenible y adaptable, pensada especialmente para las depuradoras más pequeñas”.
El desarrollo de tecnologías inspiradas en la naturaleza no es solo una tendencia científica, sino una necesidad urgente. Ofrecen una respuesta eficiente y económica a los desafíos actuales de la gestión del agua
Los ensayos se llevaron a cabo en una planta piloto ubicada en Quart (Girona), donde instalamos el reactor y evaluamos su rendimiento durante varios meses. Los resultados fueron claros: el sistema logró una reducción significativa de nitrógeno total, fósforo y bacterias fecales, además de mejorar la claridad y el oxígeno disuelto del efluente final.
Según el estudio, la eficiencia del reactor se debe en gran parte a la interacción entre las comunidades del biofilm y el plancton, que crean un equilibrio dinámico capaz de absorber variaciones en la carga contaminante. Como destaca Lluís Bertrans-Tubau, investigador del Centro Tecnológico BETA y primer autor del artículo, “nuestros resultados demuestran que las comunidades microbianas pueden reducir de forma significativa nutrientes y bacterias fecales en las aguas residuales. Este avance ofrece una base científica sólida para confiar en soluciones basadas en la naturaleza y aplicarlas en el marco de la nueva normativa europea”.
Además de los contaminantes clásicos, analizamos la capacidad del reactor para eliminar compuestos de nueva preocupación, como fármacos y productos de uso cotidiano. Estos llamados “contaminantes emergentes” están cada vez más presentes en las aguas residuales urbanas y representan un reto creciente para la salud ambiental.
Aunque la eliminación de estos compuestos fue variable según el tipo de sustancia, los resultados abren la puerta a futuras optimizaciones del sistema. Lo más relevante de este enfoque es que no solo mejora la calidad del agua, sino que también nos permite comprender mejor cómo las comunidades microbianas participan en la depuración. Este conocimiento abre la puerta a tecnologías más resilientes frente al cambio climático y la contaminación emergente.
El desarrollo de tecnologías inspiradas en la naturaleza no es solo una tendencia científica, sino una necesidad urgente. Las soluciones basadas en la naturaleza (NbS, por sus siglas en inglés) ofrecen una respuesta eficiente y económica a los desafíos actuales de la gestión del agua: consumen menos energía, requieren menor mantenimiento y pueden adaptarse a diferentes contextos locales.
El reactor biofilm-plancton encarna esta filosofía. Aprovecha la capacidad natural de los microorganismos para restaurar el equilibrio ecológico y, al mismo tiempo, responde a las exigencias de una legislación cada vez más rigurosa. En zonas rurales o con escasos recursos, esta tecnología puede marcar la diferencia entre cumplir o no con los estándares de calidad del agua, y entre contaminar o proteger los ecosistemas fluviales.
Además, el conocimiento generado por este proyecto ofrece una base científica sólida para seguir mejorando los tratamientos de depuración desde un enfoque interdisciplinar que combine química, microbiología y ecología. Al entender mejor cómo interactúan los microorganismos en estos sistemas, será posible diseñar reactores más eficientes, predecibles y adaptables a las condiciones ambientales.
El éxito del reactor biofilm-plancton no se mide solo por su capacidad de eliminar contaminantes. También representa un cambio de mentalidad: pasar de una ingeniería basada en el control y la energía hacia una depuración que coopera con los procesos naturales
El éxito del reactor biofilm-plancton no se mide solo por su capacidad de eliminar contaminantes, sino también por su potencial transformador. Representa un cambio de mentalidad: pasar de una ingeniería basada en el control y la energía hacia una depuración que coopera con los procesos naturales.
En un contexto de creciente presión sobre los recursos hídricos, especialmente en las regiones mediterráneas, soluciones como esta son esenciales para garantizar la sostenibilidad y la seguridad hídrica de las comunidades. La innovación tecnológica, cuando se inspira en la naturaleza, puede convertirse en una aliada clave para construir sistemas más resilientes y equitativos.
El agua limpia es un derecho, pero también una responsabilidad compartida. Apostar por tecnologías que integren ciencia, sostenibilidad y respeto por los procesos naturales no solo mejora la calidad del agua, sino también la calidad de nuestro futuro.
Bertrans-Tubau, L., Martínez-Campos, S., López-Doval, J. C., Abril, M., Pladelasala-Rocafiguera, G., Ponsá, S., Suñer, A. C., Salvadó, V., Hidalgo, M., Doménech-Pascual, A., Romaní, A. M., Pico-Tomàs, A., Balcázar, J. L., & Proia, L. (2025). Improving small urban wastewater treatment plants with a nature-based reactor for tertiary treatment. Journal of Environmental Management, 393, 126983. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2025.126983
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