Crean un modelo matemático que controla a las algas en espejos de agua

INFOUNIVERSIDADES/DICYT La proliferación algal puede llegar a ocasionar efectos nocivos tanto en humanos como en animales. Investigadores de la Planta Piloto de Ingeniería Química de la Universidad Nacional del Sur han desarrollado un modelo de programación matemática que permite tomar acciones preventivas y decisiones efectivas en procesos de restauración de la calidad del agua en lagos y embalses, a partir del control de la presencia de algas.

El estudio, basado en la ingeniería de procesos, se realizó sobre datos del embalse Paso de las Piedras, uno de los mayores reservorios de agua potable en la provincia de Buenos Aires que abastece a 450.000 habitantes de Bahía Blanca, Punta Alta y a un polo petroquímico en la región. En la actualidad, el equipo desarrolla este trabajo para el embalse Los Molinos junto a un grupo de investigación de la Universidad de Córdoba, ya que el modelo es un sistema aplicable a cualquier fuente de agua.

“La presencia de grandes cantidades de algas en un cuerpo de agua que se utiliza para consumo humano puede ser perjudicial tanto para las personas como para los animales. Las algas pueden provocar olores y sabores desagradables, bloqueo de filtros de la planta potabilizadora y hasta existen algunas especies que pueden producir toxinas nocivas para los seres vivos”, explicó a InfoUniversidades la doctora Soledad Díaz, una de las responsables del proyecto.

Fue por esto que el objetivo del trabajo residió en determinar y evaluar políticas óptimas de control del crecimiento de algas en un embalse. Para ello, la investigación consistió en describir, mediante el uso de ecuaciones matemáticas, los principales procesos biogeoquímicos que se presentan en este ambiente y, a partir de allí, determinar y planificar las estrategias de manejo eficientes a aplicar, además de estimar sus efectos y costos.

Estrategias internas

Las estrategias internas más utilizadas para el control de la proliferación de algas son la disminución de la descarga externa de nutrientes, la aireación y la biomanipulación, esta última basada en la teoría de cadena alimenticia (trófica).

La producción de proliferaciones algales en el embalse bahiense está favorecida por el ingreso de nutrientes (principalmente fósforo y nitrógeno) que provienen de la actividad agrícola y ganadera (fertilizantes y la materia fecal de los animales). Esto se suma a los procesos de reciclado de nutrientes propios del embalse y a la disponibilidad de luz solar y temperaturas adecuadas. “Por eso, una de las estrategias más utilizadas e imprescindibles para el control de la proliferación de algas es la disminución de la descarga externa de nutrientes (a través de humedales). Sin embargo, si bien esta medida resulta necesaria, no es suficiente para obtener resultados a corto y mediano plazo. Y deben aplicarse, además, estrategias internas de remediación, tales como la biomanipulación”, explicó la especialista.

El modelo matemático creado permite simular esas estrategias, así como representar la dinámica tanto de las algas como la de los nutrientes, de los principales grupos de zooplancton y de distintos tamaños de peces zooplanctívoros, entre otros componentes del ecosistema. Para diseñar el modelo se incluyeron los tres grupos de algas más representativos en el embalse: las cianobacterias, las diatomeas y las clorófitas, cada una con picos de concentración en distintas etapas del año.

Representar dinámicas

El modelo matemático creado permite también representar las dinámicas tanto de las algas, de los nutrientes, de otros componentes, y también de distintos grupos de zooplancton y de distintos tamaños de peces zooplanctívoros. “Hay peces que comen, que predan sobre el zooplancton, y el zooplancton consume las algas. Entonces, para disminuir la cantidad de algas necesitaríamos mayor presión de pastoreo, y para esto tendríamos que retirar los peces zooplanctívoros. Esta estrategia se aplicó en numerosos lagos de Estados Unidos y Europa en los últimos años. Eso es lo que implementamos en el modelo, que da como resultado cuántos peces habría que sacar y de qué tamaños, según sus preferencias alimenticias” detalló la especialista.

“Lo bueno de este modelo matemático de calidad de agua es que es general, ya que está basado en primeros principios, es decir, la ley de la conservación de la materia, y se ajusta con datos experimentales químicos y biológicos del cuerpo de agua en el que necesite aplicarse”, concluyó.

El trabajo fue premiado por su originalidad, rigurosidad e interdisciplinariedad en el 18 Simposio Europeo de Procesos de Ingeniería Asistidos por Computación, acaecido en Lyon (Francia).