29.06.2021 - Université de Montréal

Una "biorrefinería": utilizar la química de los sauces para tratar las aguas residuales municipales

Millones de litros de aguas residuales municipales primarias pueden tratarse de forma sostenible utilizando sauces de rápido crecimiento y produciendo al mismo tiempo bioenergía renovable y productos químicos "verdes".

Cada año en Canadá, seis billones de litros de aguas residuales municipales se tratan parcialmente y se vierten al medio ambiente, mientras que otros 150.000 millones de litros de aguas residuales sin tratar se vierten directamente en aguas superficiales prístinas.

Ahora los investigadores han encontrado una forma de frenar ese flujo: filtrar los residuos a través de las raíces de los sauces. Experimentando con una plantación en Quebec, los científicos calculan que se pueden tratar más de 30 millones de litros de aguas residuales primarias por hectárea al año mediante la "biorrefinería".

"Todavía estamos aprendiendo cómo estos árboles pueden tolerar y tratar volúmenes tan elevados de aguas residuales, pero el complejo conjunto de herramientas fitoquímicas de los sauces nos está dando pistas interesantes", afirma Eszter Sas, autor principal del estudio y estudiante de doctorado en la Universidad de Montreal.

Los sauces son naturalmente tolerantes a la contaminación y sus raíces filtran el alto contenido de nitrógeno de las aguas residuales, triplicando de hecho la biomasa producida, que puede cosecharse para obtener biocombustibles lignocelulósicos renovables, una alternativa a los combustibles fósiles.

Biocombustibles de segunda generación

Esta biomasa puede recogerse para fabricar biocombustibles lignocelulósicos renovables. Alternativa a los combustibles fósiles, estos llamados biocombustibles de segunda generación no compiten directamente por las materias primas en la cadena alimentaria

En su investigación, Sas y un equipo canadiense-británico de científicos especializados en cultivos, bioquímicos e ingenieros químicos de la UdeM y el Imperial College de Londres utilizaron una avanzada tecnología de perfiles metabolómicos (químicos) para identificar también nuevas sustancias químicas "verdes" extraíbles producidas por los árboles.

Además del ácido salicílico (más conocido como el principal ingrediente de la aspirina), que los sauces producen en grandes cantidades, se enriqueció una serie de sustancias químicas "verdes" mediante la filtración de aguas residuales, que tienen importantes propiedades antioxidantes, anticancerígenas, antiinflamatorias y antimicrobianas.

"Aunque la mayoría de los compuestos químicos inducidos no se habían visto antes en los sauces, algunos se han observado en plantas tolerantes a la sal, como el regaliz y los manglares, y se sabe que son potentes antioxidantes", dijo Sas.

"Curiosamente, varias de las sustancias químicas inducidas no se han caracterizado en absoluto y son un misterio. Es sorprendente la cantidad de química vegetal novedosa que queda por descubrir, incluso en los sauces, que existen desde hace miles de años", añadió.

"Parece probable que sólo estemos arañando la superficie de la complejidad química natural de estos árboles, que podría aprovecharse para abordar problemas medioambientales".

Rendimientos sorprendentes

Al analizar el impacto que el tratamiento de las aguas residuales por parte de los sauces tendría en los rendimientos anuales de biocombustible lignocelulósico y de productos químicos "verdes", el equipo de Sas había esperado repercusiones negativas de regar su plantación experimental con aguas residuales.

Sin embargo, se sorprendieron cuando los rendimientos aumentaron tanto.

"Una de las ventajas de utilizar soluciones naturales para hacer frente a problemas medioambientales como el tratamiento de las aguas residuales es que podemos generar bioproductos complementarios, como bioenergía renovable y química verde", explica Frédéric Pitre, autor principal y supervisor del doctorado de Sas en la UdeM.

"Este concepto de biorrefinería parece fantástico para permitir que las nuevas tecnologías medioambientales compitan económicamente con los mercados altamente establecidos de combustibles fósiles y productos químicos basados en el petróleo, al tiempo que ayudan a reducir el daño que el ser humano está causando al ecosistema".

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