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Nov 03, 2023

Investigadores de Cape Cod observan un sensor como una herramienta para proteger la vida marina local

Erin Brereton ha escrito sobre tecnología, negocios y otros

Erin Brereton ha escrito sobre tecnología, negocios y otros temas para más de 50 revistas, periódicos y publicaciones en línea.

Más del 80 por ciento de las soluciones de tratamiento de aguas residuales en Cape Cod, Massachusetts, son sistemas sépticos in situ.

Si bien su implementación ha ayudado a reducir muchas de las amenazas para la salud pública que pueden surgir del contacto humano con las aguas residuales, como el cólera, en los últimos años se han intensificado las preocupaciones sobre el exceso de nitrógeno, un contaminante común que se encuentra en las aguas residuales, que ingresa a los ambientes de agua salada del área.

Un mayor contenido de nitrógeno puede hacer que las algas crezcan a un ritmo más rápido, agotando la cantidad de oxígeno en el agua, dice Brian Baumgaertel, especialista ambiental sénior del Departamento de Salud y Medio Ambiente del Condado de Barnstable y director del Centro de Pruebas del Sistema Séptico Alternativo de Massachusetts del departamento. (MASSTC).

La cantidad reducida de oxígeno puede sofocar y reducir los hábitats de vida marina, matar peces y producir otros efectos perjudiciales, un escenario potencialmente alarmante en un área como Cape Cod, rodeada por cientos de millas de costa.

"Desafortunadamente, un sistema séptico regular y simple no elimina el nitrógeno de manera muy efectiva", dice Baumgaertel. "En ese momento, se instalaron en grandes volúmenes, no era realmente un problema en la mente de nadie. Ahora tenemos todo este conjunto de problemas que se han creado".

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Los sistemas sépticos en uso en la capa generalmente se pueden reemplazar con nuevas versiones o adaptar con componentes para agregar capacidades de desnitrificación, dice Baumgaertel, un proceso que ayuda a transferir la urea excretada en la orina a amoníaco, que luego se descompone y finalmente se dispersa como gas nitrógeno.

Sin embargo, para confirmar que el proceso funciona de manera consistente y que no se exceden los límites máximos de carga diarios recomendados para el nitrógeno, el sistema necesita un elemento de monitoreo, como un nuevo sensor que MASSTC analizó recientemente en sus instalaciones de prueba, un sensor creado por Qingzhi. Zhu, profesor asociado de la Facultad de Ciencias Marinas y Atmosféricas de la Universidad de Stony Brook en Nueva York.

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"Las cargas diarias máximas totales son básicamente una medida de cuánto puede poner en un cuerpo de agua antes de que comience a tener un efecto negativo realmente fuerte", dice Baumgaertel. "La intención es enfocarse en las tecnologías que está utilizando para eliminar esa cantidad de kilogramos de nitrógeno por año. El sensor le daría la oportunidad de evaluar mejor eso".

Con una medida de 1 pie cúbico, el prototipo en forma de caja está equipado con pequeños tubos que se utilizan para recolectar muestras.

"El sensor es un paquete pequeño y ordenado", dice Baumgaertel. "Está diseñado para conectarse a la nube y cargar los resultados para que un operador o regulador del sistema pueda ver los datos en tiempo real y evaluar si ese sistema séptico individual está eliminando la cantidad de nitrógeno que esperábamos".

El número de sistemas sépticos existentes potencialmente actualizables para tratar nitrógeno

Con el creciente enfoque en las preocupaciones climáticas, la tecnología de sensores basada en Internet de las cosas puede tener una serie de aplicaciones ambientales, dice Alan Shark, director ejecutivo del Public Technology Institute.

"Parte de esto tiene que ver con el cumplimiento", dice Shark. "En la medida en que existan leyes estatales o incluso locales o federales para garantizar la calidad del aire, la calidad del agua, corresponde a los gobiernos locales y estatales encontrar formas de cumplir a través de la medición. Realmente es el entorno regulatorio lo que ha llevado esto más lejos".

La Agencia de Protección Ambiental estima que más de 2,6 millones de sistemas sépticos existentes en áreas ambientalmente sensibles podrían actualizarse a versiones avanzadas para tratar el nitrógeno involucrado y proteger el valioso terreno costero.

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En el cabo, MASSTC está trabajando actualmente con el creador del sensor de nitrógeno en un piloto nuevo y más amplio, probando los sensores instalados en los sistemas sépticos de los vecindarios para evaluar su desempeño en situaciones como clima muy frío.

Siempre que los resultados sigan siendo prometedores, el condado de Barnstable, donde se encuentra Cape Cod, está considerando formas en que el sensor podría ayudar a la comunidad a implementar las tecnologías sépticas disponibles para eliminar el nitrógeno de las aguas residuales, dice Baumgaertel.

"Estamos tratando de identificar cómo incorporamos sistemas como este sensor de nitrógeno para compensar algunos de los costos operativos", dice. "Tal vez, en lugar de tener a alguien que verifique físicamente un sistema una vez al mes, podríamos tener un sensor observándolo, por lo que estamos ahorrando tiempo al personal, y no tenemos a nadie en el camino, por lo que estamos ahorrando emisiones de gases de efecto invernadero. Estamos en el proceso de descubrir cómo hacer que todo esto se una".