Nanoburbujas de oxígeno (O₂)

Qué hacen las nanoburbujas de oxígeno

Las nanoburbujas de oxígeno se usan para introducir oxígeno en el agua con mayor rapidez y mantenerlo allí durante más tiempo. Su función principal es superar los límites de transferencia de masa de la aireación convencional y sostener el OD (oxígeno disuelto) por encima de la saturación durante períodos prolongados, lo que favorece los procesos biológicos aerobios.

Dos propiedades lo hacen posible: la baja flotabilidad y la alta presión interna. Gracias a ellas, las ONB permanecen suspendidas en la solución del suelo en lugar de subir y escapar, y llevan el oxígeno con el agua de riego hasta la rizosfera Wang et al., 2021; Baram et al., 2022.

Cultivos: oxígeno en la zona radicular y rendimiento

En suelos pesados, salinos o inundados, la hipoxia limita la respiración de las raíces. Los investigadores informaron que las ONB aliviaron este estrés, aumentaron la actividad radicular y mejoraron la absorción de nutrientes. En arroz, el efecto se vinculó con una mayor expresión de genes de transporte de nutrientes Wang et al., 2021. El riego por goteo con agua residual tratada y oxigenada con nanoburbujas mejoró la aireación del suelo Baram et al., 2022.

La salud de las raíces también depende de la vida del suelo. En un estudio, el riego con nanoburbujas oxigenadas desplazó la comunidad microbiana del suelo hacia bacterias beneficiosas, y los autores relacionaron ese cambio con una mejor estructura del suelo y una mayor producción del cultivo Chen et al., 2023.

Hasta ahora, los resultados de rendimiento provienen de cultivos individuales:

• Tomate: rendimiento alrededor de un 19,7 % superior al del riego convencional, con más vitamina C y azúcares solubles Lei et al., 2023; Liu et al., 2019.
• Lechuga: en hidroponía, las burbujas ultrafinas aumentaron el área foliar y el peso fresco, al aliviar las limitaciones de oxígeno habituales en los cultivos en solución estática Kobayashi & Yamaji, 2022; Ebina et al., 2013.

Acuicultura: crecimiento de los peces

En una serie de ensayos, los peces ayu y las truchas arcoíris mantenidos en agua con ONB ganaron más peso total que los peces con aireación normal Ebina et al., 2013. La explicación propuesta es un suministro más estable de oxígeno disuelto que sostiene el metabolismo y el crecimiento. El mismo trabajo evaluó agua con nanoburbujas de oxígeno y de aire.

Sedimentos y aguas eutróficas

Las ONB colocadas en la interfaz sedimento–agua desplazaron su potencial redox hacia un estado oxidante. En esas condiciones, el arsénico y el fósforo solubles pasaron a formas insolubles y se liberó menos cantidad de ellos a la columna de agua Tang et al., 2021. Los minerales cargados con ONB también redujeron la transferencia de arsénico del suelo de arrozal al arroz Sha et al., 2020.

En aguas eutróficas, las ONB superficiales aportaron oxígeno a los microorganismos aerobios autóctonos. Los investigadores informaron una degradación más rápida de la materia orgánica y una menor producción de subproductos anaerobios como el metano Shi et al., 2018. Un estudio preliminar empleó arcilla modificada con ONB para contrarrestar la hipoxia y la anoxia en la interfaz sedimento–agua Zhang et al., 2018.

Cómo se compara el oxígeno con otros gases

El oxígeno es el gas indicado cuando el objetivo es la respiración: de raíces, de peces o de microorganismos aerobios. Las nanoburbujas de aire cuestan menos de producir y suelen estudiarse donde no se necesita oxígeno puro. El ozono se elige para oxidar contaminantes, y el nitrógeno cuando hay que mantener el oxígeno fuera del sistema.