Un modelo de emisiones de N2O con vías abióticas recién integradas en la nitrificación

Área de la Ciencia:

• Ciencias Ambientales
• Ingeniería Ambiental
• Biogeoquímica

Sus antecedentes:

• La nitrificación biológica en el tratamiento de aguas residuales es una fuente importante de óxido nitroso (N2O), un potente gas de efecto invernadero (GEI).
• Los modelos existentes a menudo descuidan las vías abióticas de producción de N2O, que pueden representar hasta el 50% de las emisiones totales en condiciones de alto nitrito.
• Esta omisión conduce a sesgos predictivos significativos, particularmente en sistemas de nitrificación parcial/Anammox, lo que dificulta los esfuerzos de mitigación efectivos.

Objetivo del estudio:

• Abordar la brecha en los modelos actuales integrando una vía clave de producción abiótica de N2O en un modelo biológico de nitrificación existente.
• Mejorar la precisión de las predicciones de emisiones de N2O en los procesos de tratamiento de aguas residuales.
• Proporcionar una herramienta más robusta para el desarrollo de estrategias efectivas de mitigación de N2O.

Principales métodos:

• Se integró una vía crucial de producción abiótica de N2O en un modelo preexistente de nitrificación biológica y emisiones de N2O.
• Se evaluó el rendimiento del modelo mejorado utilizando estudios de caso derivados de la literatura.
• Se realizaron análisis de sensibilidad local y global para evaluar la resiliencia del modelo e identificar los factores de control clave.

Principales resultados:

• El modelo mejorado predijo con precisión la contribución de la vía abiótica a las emisiones de N2O (49% predicho vs. 51% experimental).
• El análisis de sensibilidad local indicó la resiliencia del modelo, con altas concentraciones de nitrito (> 1000 mg N/L) que requieren una calibración precisa de la oxidación de amonio a nitrito (proceso AOB).
• El análisis de sensibilidad global identificó el oxígeno disuelto (OD) y la alcalinidad como los factores ambientales más influyentes que controlan las emisiones de N2O.

Conclusiones:

• La integración de vías abióticas mejora significativamente la capacidad predictiva de los modelos de nitrificación para las emisiones de N2O.
• El modelo proporciona una herramienta más confiable para comprender y mitigar las emisiones de gases de efecto invernadero del tratamiento de aguas residuales.
• El oxígeno disuelto y la alcalinidad son parámetros críticos para gestionar la producción de N2O en estos sistemas.