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Los retos de descontaminar el agua

14 julio 2017

14 de julio de 2017
Fuente: Conacyt
Nota de: Israel Pérez Valencia

Santiago de Querétaro, Querétaro. 14 de julio de 2017 (Agencia Informativa Conacyt).- Un equipo de expertos del Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico en Electroquímica (Cideteq) y la Universidad de Guadalajara desarrolla proyectos de investigación enfocados en la utilización de materiales orgánicos para el tratamiento de aguas residuales contaminadas por la actividad industrial.

La estudiante de la maestría ambiental del Cideteq Ana Karen Tovar Arce dio a conocer los resultados de un estudio sobre carbones activados obtenidos de cáscara de naranja (Citrus x sinensis) como alternativa para reducir la contaminación de agua por colorantes de la industria textil, proyecto desarrollado bajo la supervisión de la investigadora Irma Robles Gutiérrez.

Tovar Arce informó que estos colorantes son moléculas orgánicas complejas que son utilizadas en industrias relacionadas con la fabricación de pinturas, telas, cuero, papel y plásticos, de las cuales la industria textil es de las más importantes por ser una de las principales generadoras de efluentes tóxicos por estos colorantes.

“Se estima que entre 10 y 20 por ciento de los colorantes utilizados en esta industria se pierden en los procesos de lavado, que son descargados en aguas residuales y subterráneas ocasionando un importante impacto ambiental. En el tratamiento de aguas residuales, se ha utilizado ampliamente carbón activado mediante un proceso de adsorción para remover estos contaminantes por su gran eficiencia y porque son de fácil implementación, aunque estos materiales son muy costosos en lo que se refiere a su producción”, explicó.

Tovar Arce detalló que existen investigaciones que han abierto un campo nuevo relacionado con la valorización de residuos, principalmente agroindustriales, como bagazos de caña, cáscaras de cítricos, entre otros.

Según estudios de la Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo (UAEH), en los efluentes textiles pueden encontrarse metales como arsénico (As), cadmio (Cd), cromo (Cr), cobalto (Co), cobre (Cu), manganeso (Mn), mercurio (Hg), níquel (Ni), plata (Ag), titanio (Ti), zinc (Zn), estaño (Sn) y plomo (Pb).

La estudiante de posgrado del Cideteq subrayó que el carbón activado es uno de los materiales más utilizados para la remoción de contaminantes en agua, colorantes y metales. Para este estudio, se compararon tres carbones activados con hidróxido de sodio (NaOH) y ácido fosfórico (H₃PO₄) preparados a partir de la cáscara de naranja para evaluarlos como alternativas al tratamiento de aguas residuales de la industria textil.“Se utilizó para el estudio cáscaras de naranja, que ocasionan una gran problemática para las empresas productoras de jugos en el país, ya que constituyen de 30 a 55 por ciento del total del peso de la naranja y porque también tienen un alto contenido de materia orgánica, además de un pH bajo. No obstante, la composición de este residuo es rico en celulosas, hemicelulosas y ligninas, en las cuales podemos encontrar grupos funcionales como hidroxilos o carboxilos que son interesantes para la elaboración de materiales absorbentes de bajo costo”, puntualizó.

“Se utilizó como contaminante modelo el naranja de metilo. La metodología a implementar fue en tres etapas: la obtención de las cáscaras de naranja con tratamiento previo a la activación del carbón —secado a 95 grados Celsius por dos horas, triturado hasta un tamaño de partícula de 0.4 milímetros—, seguido de una precarbonización a 400 grados Celsius por una hora y, finalmente, la activación con hidróxido de sodio y ácido fosfórico”, detalló.

La estudiante del Cideteq indicó que la cáscara de naranja tiene alrededor de 47.8 por ciento de carbono, lo que indica que este material es un buen precursor para la elaboración de carbones que, activados con ácido fosfórico, resultan ser los más efectivos para la remoción de naranja de metilo, hasta en 98 por ciento.

Ana Karen Tovar Arce abundó que estos resultados presentados son solo parte de una investigación integral desarrollada en Cideteq que busca la valoración de la cáscara de naranja a través de la extracción de pectina y con residuo sólido remanente (cáscara de naranja sin pectina), con el fin de elaborar carbones, así como analizar cómo influye el proceso de extracción de pectina a la cáscara y compararlos entre sí, para determinar si este residuo sólido aún posee las características de un buen adsorbente.

Uso de microalgas para tratamiento de aguas residuales

Otro de los proyectos ambientales presentados en el CIMA 2017 se refirió al uso de microalgas para reducir emisiones de gases tipo invernadero en sistemas de tratamiento de aguas residuales, desarrollado por el egresado de la ingeniería de agua y energía de la Universidad de Guadalajara, Heraclio Josafat Espíritu Barragán.

De acuerdo con el Centro de Investigación Científica de Yucatán (CICY), las microalgas son microorganismos fotosintéticos, unicelulares, que forman cadenas o colonias que están presentes en las aguas saladas, dulces o en suelo y se consideran responsables del material orgánico que se encuentra en los ecosistemas acuáticos y de 40 por ciento de la fotosíntesis total del planeta.

Este proyecto ofrece una alternativa para resolver, de manera simultánea, problemáticas en los sistemas de tratamiento de aguas, como son la acumulación de residuos orgánicos y el aumento de la demanda de energía, a través de la instalación de lagunas de alta tasa algal adaptables a los sistemas de tratamiento de aguas residuales ya instalados.

“Las ventajas de la utilización de microalgas para el tratamiento de aguas residuales son, básicamente, disminución en los costos debido a la utilización de luz natural; fijación fotosintética de dióxido de carbono (CO₂); menor requerimiento de carbono orgánico; descarga de efluentes oxigenados a los cuerpos de agua naturales; menos problemas en el manejo de lodos, así como una aplicación económicamente rentable de la biomasa de algas cosechadas para su aprovechamiento en la industria”, enumeró.

El egresado de ingeniería de la Universidad de Guadalajara resaltó que las microalgas, por los aceites que producen, pueden ser consideradas también como materia prima para la producción de biocombustibles como el biohidrógeno, biodiesel y bioetanol.

Heraclio Josafat Espíritu Barragán subrayó que este proyecto fue probado en un vaso lacustre o lago, que en un principio estaba seco pero con el retorno de las lluvias se inundó y donde se hacían descargas de aguas residuales, ubicado en el municipio de Jiquilpan de Juárez, Michoacán, que es donde se encuentra el Centro Interdisciplinario de Investigación para el Desarrollo Integral Regional (CIIDIR) Unidad Michoacán, del Instituto Politécnico Nacional (IPN).

“El tratamiento se diseñó a partir del análisis para encontrar una solución que se generara en el propio ecosistema, y resultó que con la limpieza que se hace de la zona por la proliferación de mosquitos, comenzaron a producirse microalgas gracias al paso de la luz; buscamos tecnologías para desarrollar una laguna de alta tasa algal que pudiera combinarse para producción de microalgas y que se adaptara a las lagunas de estabilización y a los sistemas aeróbico y anaeróbico que se usan para el tratamiento de aguas residuales”, sostuvo.

Espíritu Barragán resaltó que, de acuerdo con investigaciones consultadas para el proyecto, 100 toneladas de microalgas pueden consumir hasta 183 toneladas de CO₂ y que el tratamiento sustentable de las aguas residuales se asocia a un bajo consumo de energía, además de que los residuos de esta tecnología sirven para el enriquecimiento de alimentos para el ganado, por lo que se busca presentar este proyecto al municipio de Jiquilpan de Juárez como un sistema integral en el que no solo se contribuya a disminuir las afectaciones al medio ambiente, sino también desarrollar posibles proyectos productivos para la población.