Comprensión de los Ultrasonidos
Los ultrasonidos son ondas sonoras con frecuencias superiores al rango de audición humana, aproximadamente 20 kHz. Durante las últimas décadas, las industrias han adoptado ampliamente la tecnología de ultrasonidos debido a sus propiedades únicas. Por ejemplo, las ondas ultrasónicas se reflejan en las superficies, lo que permite aplicaciones como el sonar, la obtención de imágenes médicas (como la ecografía), la limpieza de contaminantes microscópicos y soluciones innovadoras para el tratamiento del agua que mejoran la calidad del agua y controlan el crecimiento de algas en embalses y otros cuerpos de agua.
- Aplicaciones en la Industria Moderna: Hoy en día, los ultrasonidos se utilizan en diversas aplicaciones industriales. En sonoquímica, aceleran las reacciones químicas, facilitan la emulsificación y ayudan en la extracción de compuestos. Los ultrasonidos también alteran células biológicas, eliminan gases atrapados y descomponen contaminantes en líquidos, garantizando resultados más limpios y seguros. En el sector de la salud, los ultrasonidos producen imágenes detalladas y no invasivas, como las de fetos o ciertas afecciones como el cáncer, haciéndolos indispensables para el diagnóstico.
- Efectos de los Ultrasonidos en el Agua: Cuando se aplican en el tratamiento del agua, los efectos de los ultrasonidos dependen de factores como la potencia, la frecuencia y la forma de las ondas. Un fenómeno clave que desencadenan es la cavitación, donde se forman burbujas que crecen y colapsan violentamente dentro de un líquido. Este proceso genera calor localizado elevado (hasta 5000 Kelvin) y presión extrema (~1000 atm), comúnmente utilizado para esterilizar equipos de laboratorio y hospital.
No todas las aplicaciones de ultrasonidos se basan en la cavitación. El sistema LG Sonic, por ejemplo, utiliza ondas sonoras ultrasónicas específicas para controlar algas y ciertas bacterias sin causar cavitación. En su lugar, emplea fuerzas mecánicas, como ondas resonantes y presión sonora, para suprimir el crecimiento de algas y prevenir la formación de biopelículas.
Cómo Funciona
El sistema utiliza transductores especializados para emitir frecuencias ultrasónicas calibradas con precisión para atacar a las algas a nivel celular. Este método ecológico y rentable interrumpe los ciclos de crecimiento de las algas, debilitándolas, haciéndolas hundirse y, finalmente, morir. Como resultado, la claridad y la salud del agua mejoran significativamente, todo ello sin recurrir a productos químicos nocivos.
Este sistema previene la formación de biopelículas, que suelen provocar la contaminación del agua. Con un uso continuo, el dispositivo garantiza una calidad del agua a largo plazo sin necesidad de productos químicos nocivos ni una intervención manual excesiva.
Efectos de los Ultrasonidos en la Vida Acuática
La seguridad y compatibilidad ambiental del sistema lo convierten en una excelente solución para el tratamiento del agua, con un impacto mínimo o incluso beneficioso en los organismos acuáticos.
- Anfibios y Sus Larvas: Las investigaciones muestran que el control de algas mediante ultrasonidos fomenta un entorno más saludable para los anfibios. La reducción de los niveles de algas disminuye la competencia por nutrientes, promoviendo el crecimiento de poblaciones de larvas y óvulos.
- Zooplancton e Insectos Acuáticos: Un estudio realizado en Eslovenia no encontró efectos nocivos de los ultrasonidos sobre el zooplancton y los insectos acuáticos a las frecuencias probadas. Estos organismos prosperan cuando las algas están controladas, ya que se reduce el agotamiento de oxígeno y mejora el suministro de alimentos.
- Peces y Larvas de Peces: En general, los peces no se ven afectados por la tecnología de ultrasonidos. Mientras que ciertas especies, como el sábalo americano, pueden detectar sonidos de alta frecuencia de hasta 180 kHz, las frecuencias utilizadas por LG Sonic están fuera de este rango. Estudios en peces, incluyendo la trucha arcoíris, no muestran mortalidad ni daños en los tejidos debido a la exposición a ultrasonidos.
Es importante destacar que las capacidades auditivas varían entre las especies de peces. Por ejemplo, especies como las sardinas y las anchoas solo detectan sonidos de hasta 4 kHz, muy por debajo de las frecuencias ultrasónicas. En general, la tecnología ha demostrado ser inofensiva para las poblaciones de peces mientras mejora la calidad del agua.
- Langostinos y Burbujas de Gas: En criaderos de langostinos, los ultrasonidos previenen la formación de burbujas de gas nocivas que pueden causar enfermedades por descompresión (EDC). Al colapsar los micronúcleos gaseosos, los ultrasonidos mejoran la salud general de los langostinos sin afectar los niveles de oxígeno disuelto.
El Efecto de los Ultrasonidos en las Algas
Las algas son un grupo diverso de organismos similares a las plantas que se encuentran en una amplia gama de hábitats ambientales. Son células fotoautótrofas que contienen clorofila, tienen estructuras reproductivas simples y su tejido no está diferenciado en verdaderas raíces, tallos u hojas. Van desde unicelulares, o de una sola célula, hasta organismos pluricelulares bastante complejos. Algunas algas tienen un crecimiento tan complejo que se confunden con plantas vasculares.
Las algas pueden estar presentes en la vegetación, en el aire, en el suelo y en el agua. Sus esporas microscópicas se introducen continuamente en los estanques y otros depósitos de agua a través del viento, las tormentas de polvo, los chubascos, etc. Crecen rápidamente en aguas estancadas cuando se exponen a la luz solar y a temperaturas superiores a 4 grados centígrados. Pueden formar capas limosas y olores desagradables. Pueden interferir con los sistemas de filtración y aumentar considerablemente la demanda de cloro. Los fosfatos y nitratos del agua favorecen su crecimiento.
Planktonic, Filamentous and Macrophytic
Las algas crecen en tres formas básicas:planctónicas, filamentosas y macrófitas.
- Las algas planctónicas son organismos unicelulares microscópicos que flotan libremente en el agua. Cuando estas algas son extremadamente abundantes o «florecen», pueden teñir el agua de verde. Con menos frecuencia, pueden teñir el agua de otros colores, como amarillo, gris, marrón o rojo.
- Las algas filamentosas, también conocidas como «algas filamentosas» o «espuma de estanque», forman finos hilos verdes que crean esteras flotantes, a menudo adheridas a rocas, plantas o muelles. Estas alfombras pueden retirarse manualmente antes de aplicar el tratamiento por ultrasonidos para garantizar una penetración eficaz del sonido. Si no se tratan, las alfombras densas pueden absorber los ultrasonidos y reducir su alcance. Las algas tratadas flotan en la superficie y deben retirarse con regularidad, lo que permite que la tecnología distribuya el sonido uniformemente por la columna de agua.
- Las algas macrófitas se parecen a las verdaderas plantas en que parecen tener tallos y hojas. Una de las algas macrófitas más comunes es la Chara o hierba almizclera (debido a su fuerte olor a almizcle). La Chara se siente áspera al tacto debido a los depósitos de cal en su superficie, lo que le ha valido otro nombre común: hierba de piedra. La mayoría de las algas macrófitas no pueden controlarse con las formas de ultrasonidos existentes.
Both filamentous algae and planktonic algae respond to ultrasound more or less in the same manner. However, in both types of algae, another distinction can also be made namely the green algae and the blue-green algae.
Fig. 1: Estructura celular bacteriana
Fig. 2: Todas las demás estructuras celulares vegetales
Las algas verdeazuladas o cianobacterias son bien conocidas por causar problemas de olor, olor y sabor e incluso pueden provocar enfermedades en humanos y animales. Durante las estaciones cálidas, las cianobacterias pueden dominar los lagos y otros depósitos de agua porque poseen ciertas características que las hacen capaces de absorber óptimamente los nutrientes y la luz solar.
Problemas
Las algas verdeazuladas, o cianobacterias, causan problemas de olor y sabor y pueden dañar a personas y animales. Durante las estaciones cálidas, dominan los lagos y embalses debido a su capacidad para absorber eficazmente los nutrientes y la luz solar. Las cianobacterias tienen sistemas de vesículas de gas que les permiten moverse verticalmente en el agua, hundiéndose para absorber los nutrientes de la materia en descomposición y subiendo a la superficie para aprovechar la luz solar.
Las ondas ultrasónicas rompen estas vesículas de gas y hacen que las algas se hundan, donde mueren por falta de luz. La membrana celular también se desprende de la pared celular.
Las algas verdes comparten características con las células vegetales, pero no están clasificadas como plantas. Tienen vacuolas, cloroplastos y paredes celulares rígidas que permiten la fotosíntesis y el almacenamiento de nutrientes. Los ultrasonidos alteran su estructura, provocando la pérdida de clorofila, la rotura de las vacuolas y la muerte celular. Los ultrasonidos de baja frecuencia crean una tensión de cizallamiento que rompe las paredes y membranas celulares y, a veces, provoca la lisis celular.
Conclusión
El sistema LG Sonic ofrece una solución innovadora y ecológica para el tratamiento del agua y el crecimiento de biopelículas en masas de agua. Al emitir frecuencias ultrasónicas específicas, actúa de forma segura sobre las algas sin alterar los ecosistemas acuáticos. Las investigaciones han demostrado sistemáticamente que nuestros dispositivos no dañan a los peces, los anfibios ni el zooplancton, al tiempo que mejoran la salud y la claridad del agua.
Esta tecnología es especialmente valiosa en embalses, lagos, torres de refrigeración y aplicaciones similares en las que la calidad del agua es crítica. A diferencia de los tratamientos químicos tradicionales, los ultrasonidos ofrecen una solución sostenible a largo plazo para mantener el agua limpia.
Para quienes buscan un método de tratamiento del agua eficaz y respetuoso con el medio ambiente, esta tecnología destaca como una solución probada y respaldada por la ciencia y las aplicaciones en el mundo real.