Mejor rendimiento hidrológico y eliminación de nutrientes de los sistemas de bioretención modificados con material...

Área de la Ciencia:

• Ingeniería ambiental
• Gestión de los recursos hídricos
• Ciencias de los materiales

Sus antecedentes:

• Los sistemas de bioretención son cruciales para el manejo de las aguas pluviales, pero su efectividad en la eliminación de nutrientes como el nitrato (NO-N) es inconsistente.
• Los sistemas existentes se enfrentan a desafíos para lograr altas tasas de purificación de nutrientes, lo que requiere soluciones innovadoras para mejorar el rendimiento.

Objetivo del estudio:

• Evaluar un enfoque integrado utilizando un nuevo material reticulado de poliuretano y biocarbón (PCB) y hierro de valencia cero (ZVI) para mejorar el rendimiento del sistema de bioretención.
• Evaluar el impacto de los PCB y los ZVI en la eficiencia hidrológica y las capacidades de eliminación de nutrientes de las células de bioretención.

Principales métodos:

• Se construyeron dos celdas de bioretención a escala piloto y se sometieron a experimentos de infiltración utilizando escurrimiento sintético con diferentes concentraciones de nutrientes y un marcador de bromuro.
• Se modificó una célula (célula de PCB) con un 4% de material poliuretano-biocarbono enlazado (PCB) en el suelo de relleno y una capa de almacenamiento interna de hierro de valor cero (ZVI), mientras que la otra sirvió como control.
• Se midieron y compararon los parámetros hidrológicos (permeabilidad, capacidad de retención de agua, tiempo de residencia) y las eficiencias de eliminación de nutrientes (nitrato, amonio, nitrógeno total, fosfato).

Principales resultados:

• La célula de PCB exhibió un aumento de 1,46 veces en el coeficiente de permeabilidad y un aumento de 1,7 veces en la capacidad de retención de agua en comparación con la célula de control.
• Las tasas de eliminación de nutrientes fueron significativamente más altas en la célula de PCB, alcanzando el 91,18% para el nitrato, el 64,83% para el amonio, el 53,47% para el nitrógeno total y el 98,07% para los fosfatos.
• El enfoque integrado de PCB y ZVI creó condiciones favorables para una mayor desnitrificación y adsorción de fosfatos, indicada por el potencial redox y los niveles de oxígeno disuelto.

Conclusiones:

• El uso combinado de material reticulado de poliuretano y biocarbón (PCB) y hierro de valor cero (ZVI) mejora efectivamente tanto el rendimiento hidrológico como la capacidad de eliminación de nutrientes de los sistemas de bioretención.
• Esta estrategia integrada ofrece una solución prometedora para mejorar la calidad de las aguas pluviales, aunque los riesgos ambientales potenciales como la lixiviación del hierro y el rendimiento a largo plazo requieren más investigación.