Describamos primero un experimento de presión osmótica: se utiliza una membrana semipermeable para separar dos soluciones salinas de diferentes concentraciones. Las moléculas de agua de la solución de menor concentración atraviesan la membrana semipermeable hacia la solución de mayor concentración, y viceversa, aunque en menor cantidad. Por lo tanto, el nivel del líquido en el lado de la solución de mayor concentración aumenta. Cuando la diferencia de altura entre los niveles de ambos lados genera suficiente presión para impedir el flujo de agua, la ósmosis se detiene. En ese momento, la presión generada por esta diferencia de altura es la presión osmótica. En general, a mayor concentración de sal, mayor es la presión osmótica.
La situación de los microorganismos en soluciones salinas es similar a la del experimento de presión osmótica. La unidad estructural de los microorganismos son las células, y la pared celular equivale a una membrana semipermeable. Cuando la concentración de iones cloruro es menor o igual a 2000 mg/L, la presión osmótica que la pared celular puede soportar es de 0,5 a 1,0 atmósferas. Incluso con cierta resistencia y elasticidad, la pared celular y la membrana citoplasmática no superan las 5-6 atmósferas. Sin embargo, cuando la concentración de iones cloruro en la solución acuosa supera los 5000 mg/L, la presión osmótica aumenta hasta aproximadamente 10-30 atmósferas. Bajo esta elevada presión osmótica, una gran cantidad de moléculas de agua del microorganismo penetran en la solución extracelular, provocando deshidratación y plasmólisis celular, y en casos graves, la muerte del microorganismo. En la vida cotidiana, las personas utilizan sal (cloruro de sodio) para encurtir verduras y pescado, esterilizar y conservar alimentos, lo cual es una aplicación de este principio.
Los datos de la experiencia en ingeniería muestran que cuando la concentración de iones cloruro en las aguas residuales es superior a 2000 mg/L, la actividad de los microorganismos se inhibe y la tasa de eliminación de DQO disminuye significativamente; cuando la concentración de iones cloruro en las aguas residuales es superior a 8000 mg/L, se produce una expansión del volumen de lodos, aparece una gran cantidad de espuma en la superficie del agua y los microorganismos mueren uno tras otro.
Sin embargo, tras un largo periodo de domesticación, los microorganismos se adaptan gradualmente a crecer y reproducirse en aguas con alta concentración de sal. Actualmente, se han domesticado microorganismos capaces de tolerar concentraciones de iones cloruro o sulfato superiores a 10 000 mg/L. No obstante, el principio de presión osmótica indica que la concentración de sal en el fluido celular de estos microorganismos es muy elevada. Si la concentración de sal en las aguas residuales disminuye considerablemente, una gran cantidad de moléculas de agua penetrará en los microorganismos, provocando su hinchazón y, en casos graves, su ruptura y muerte. Por lo tanto, para que los microorganismos domesticados durante un tiempo prolongado puedan adaptarse a crecer y reproducirse en aguas con alta concentración de sal, es necesario mantener una concentración de sal constante y elevada en el agua de entrada, evitando así fluctuaciones que podrían provocar su muerte masiva.
Fecha de publicación: 28 de febrero de 2025