El potencial redox (ORP) en el control del proceso biológico en EDAR

En los procesos biológicos de depuración de aguas residuales, el control de las condiciones del reactor es fundamental para garantizar el correcto desarrollo de las distintas rutas metabólicas de la biomasa.

Parámetros como el oxígeno disuelto, las concentraciones de amonio, nitratos o fósforo, o el índice volumétrico de fangos se utilizan habitualmente para evaluar el funcionamiento del proceso. Junto a ellos, el potencial de oxidación-reducción (ORP, Oxidation-Reduction Potential) constituye una herramienta ampliamente utilizada para caracterizar el estado electroquímico del medio.

La medición del ORP permite interpretar si el entorno del reactor se encuentra en condiciones oxidantes o reductoras, lo que está directamente relacionado con los procesos biológicos que pueden desarrollarse en cada momento.

¿Qué es el potencial redox?

El potencial redox es una medida de la tendencia de un medio a aceptar o ceder electrones en una reacción química.

En términos sencillos:

• un medio oxidante tiende a aceptar electrones
• un medio reductor tiende a ceder electrones

El ORP se mide en milivoltios (mV) mediante sondas electroquímicas instaladas directamente en el reactor biológico. Estas sondas registran el potencial eléctrico generado por las reacciones redox que tienen lugar en el agua residual.

Aunque el valor del ORP no identifica directamente un compuesto concreto, sí proporciona información sobre el equilibrio global entre las especies oxidantes y reductoras presentes en el sistema.

Rangos de ORP y condiciones del proceso biológico

En los sistemas biológicos de tratamiento de aguas residuales, el potencial redox suele situarse dentro de determinados rangos asociados a las condiciones del reactor.

De forma orientativa:

Condición del reactor	ORP típico
Aeróbico	+100 a +400 mV
Anóxico	+50 a −100 mV
Anaeróbico	−100 a −300 mV

Estos rangos permiten interpretar el entorno en el que se desarrolla la biomasa y ayudan a comprender qué procesos biológicos pueden tener lugar.

Por ejemplo:

• la nitrificación requiere condiciones claramente oxidantes
• la desnitrificación ocurre en condiciones anóxicas
• la liberación biológica de fósforo se produce en condiciones anaeróbicas

Evolución del ORP durante el proceso biológico

Más allá del valor absoluto del ORP, el análisis de su evolución a lo largo del tiempo proporciona información muy útil sobre el desarrollo del proceso biológico.

En determinados sistemas de operación, especialmente en reactores secuenciales o SBR, la curva de ORP puede mostrar cambios de pendiente asociados a la finalización de ciertas etapas metabólicas.

Entre los fenómenos más conocidos se encuentran:

• la “rodilla” de nitrato (nitrate knee), relacionada con el agotamiento de nitratos durante la desnitrificación
• el punto de inflexión (knee point), asociado a cambios en las condiciones redox del reactor

Estos puntos característicos pueden utilizarse como referencia para interpretar la evolución del proceso.

Aplicaciones del ORP en el control del proceso

La información proporcionada por el potencial redox puede utilizarse para comprender mejor la dinámica del reactor biológico y complementar otros parámetros de operación.

Entre sus aplicaciones más habituales se encuentran:

• interpretación de las condiciones redox del reactor
• seguimiento de las fases de nitrificación y desnitrificación
• evaluación de condiciones anaeróbicas en procesos EBPR
• apoyo al control de procesos secuenciales

El ORP se emplea habitualmente junto con otros parámetros de control, como el oxígeno disuelto, el pH o las concentraciones de nutrientes, proporcionando una visión más completa del estado del proceso.

Un parámetro clave para comprender el entorno del reactor

El potencial redox permite describir el estado electroquímico global del medio biológico, reflejando el equilibrio entre las distintas reacciones de oxidación y reducción que tienen lugar en el reactor.

Su medición proporciona información útil para interpretar las condiciones del proceso y comprender mejor la dinámica de los sistemas biológicos de tratamiento de aguas residuales.

En este sentido, el ORP constituye una herramienta complementaria que contribuye a caracterizar el entorno en el que se desarrolla la biomasa y a entender el comportamiento del proceso biológico en una EDAR.