Eliminación eficaz de sustancias problemáticas

Muchas plantas de tratamiento de aguas residuales no eliminan completamente las sustancias químicas de las aguas residuales.

21.05.2019

ETH Zürich / Fajer Mushtaq

Los microcontaminantes suponen una carga considerable para nuestros cursos de agua, pero su eliminación de las aguas residuales requiere considerables recursos técnicos. Ahora, los investigadores de ETH han desarrollado un enfoque que permite la eliminación eficiente de estas sustancias problemáticas.

En nuestra vida cotidiana, todos utilizamos una multitud de sustancias químicas, incluyendo cosméticos, medicamentos, píldoras anticonceptivas, fertilizantes para plantas y detergentes, todo lo cual nos ayuda a hacer la vida más fácil. Sin embargo, el uso de estos productos tiene un efecto adverso en el medio ambiente, ya que muchos de ellos no se pueden eliminar completamente de las aguas residuales de las plantas de tratamiento de agua de hoy en día. Como microcontaminantes, terminan en el medio ambiente, donde suponen una carga para la fauna y la flora de nuestros cursos de agua.

Como parte de una revisión de la Ley de Protección de las Aguas, el Parlamento decidió en 2014 instalar una etapa adicional de purificación en determinadas plantas de tratamiento de agua para el año 2040 con el fin de eliminar los microcontaminantes. Aunque en principio la financiación para ello ya está asegurada, el proyecto supone un reto para los operadores de las instalaciones, ya que sólo es posible eliminar las sustancias críticas mediante procedimientos complejos, que normalmente se basan en el ozono, el carbón activado o la luz.

Las nanopartículas ayudan a la degradación

Ahora, los investigadores del Instituto de Robótica y Sistemas Inteligentes de ETH Zurich han desarrollado un enfoque elegante que podría permitir que estas sustancias se eliminen más fácilmente. Utilizando nanopartículas multiferroicas, han logrado inducir la descomposición de residuos químicos en agua contaminada. Aquí, las nanopartículas no están directamente implicadas en la reacción química, sino que actúan como catalizadores, acelerando la conversión de las sustancias en compuestos inofensivos.

"Nanopartículas como éstas ya se utilizan como catalizadores en reacciones químicas en numerosas áreas de la industria", explica Salvador Pané, quien ha desempeñado un papel clave en el avance de esta investigación en su calidad de Senior Scientist. "Ahora, hemos logrado demostrar que también pueden ser útiles para la purificación de aguas residuales."

Una reducción del 80%

Para sus experimentos, los investigadores utilizaron soluciones acuosas que contenían trazas de cinco medicamentos comunes. Los experimentos confirmaron que las nanopartículas pueden reducir la concentración de estas sustancias en el agua en al menos un 80%. Fajer Mushtaq, estudiante de doctorado del grupo, subraya la importancia de estos resultados: "Estas sustancias también incluían dos compuestos que no pueden ser removidos usando el método convencional basado en ozono."

"Notablemente, somos capaces de ajustar con precisión la salida catalítica de las nanopartículas utilizando campos magnéticos", explica Xiangzhong Chen, un postdoctorado que también participó en el proyecto. Las partículas tienen un núcleo de ferrita de cobalto rodeado por una capa de ferrita de bismuto. Si se aplica un campo magnético externo alterno, algunas regiones de la superficie de la partícula adoptan cargas eléctricas positivas, mientras que otras se cargan negativamente. Estas cargas conducen a la formación de especies reactivas de oxígeno en el agua, que descomponen los contaminantes orgánicos en compuestos inofensivos. Las nanopartículas magnéticas pueden ser fácilmente removidas del agua usando el campo magnético, dice Chen.

Respuestas positivas de la industria

Los investigadores creen que el nuevo enfoque es prometedor, citando su implementación técnica más fácil que la del tratamiento de aguas residuales basado en el ozono, por ejemplo. "La industria de las aguas residuales está muy interesada en nuestros hallazgos", dice Pané.

Sin embargo, pasará algún tiempo antes de que el método pueda aplicarse en la práctica, ya que hasta ahora sólo se ha investigado en el laboratorio. En cualquier caso, Mushtaq dice que ya se ha aprobado un proyecto BRIDGE financiado conjuntamente por la Fundación Nacional Suiza para la Ciencia e Innosuisse con el fin de apoyar la transferencia del método a aplicaciones prácticas. Además, ya existen planes para establecer una empresa derivada, en la que los investigadores pretenden desarrollar su idea hasta la madurez del mercado.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

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