Debido al creciente número de xenobióticos presentes en los sistemas acuáticos a bajas concentraciones, por lo general en el rango micro o nanomolar, son necesarias nuevas tecnologías avanzadas capaces de mejorar o sustituir los procesos convencionales del tratamiento de aguas residuales. Los xenobióticos son compuestos químicos ajenos a los organismos vegetales y animales, porque no se producen de forma natural. Incluyen compuestos orgánicos y sintéticos derivados de fuentes como los productos farmacéuticos y no son fáciles de eliminar mediante los procedimientos de tratamiento de aguas tradicionales.
Aunque están presentes en pequeñas cantidades, los xenobióticos pueden acumularse y afectar a los ecosistemas acuáticos y a la salud humana en general. Actualmente, la eliminación de los xenobióticos con los procesos de tratamiento de aguas residuales convencionales no siempre es eficaz.
Aplicación de materiales nuevos
Con el apoyo del programa Marie Skłodowska-Curie, el proyecto financiado con fondos europeos MAT4TREAT gestionó distintos planteamientos sobre el uso de materiales y procesos innovadores para el tratamiento de aguas. Los científicos se centraron en la eliminación de los «contaminantes de preocupación emergente» que incluyen compuestos orgánicos y sintéticos derivados de nuevas fuentes como los productos farmacéuticos y que se están convirtiendo en un grave problema para la salud de los ciudadanos. El trabajo fue llevado a cabo por destacados expertos mundiales en los campos de los materiales basados en el grafeno, los relacionados con el carbono, los poliméricos, cerámicos oxídicos y los materiales híbridos inorgánicos-orgánicos.
El consorcio está formado por ocho universidades y dos instituciones no académicas comprometidas con el desarrollo de materiales novedosos para la eliminación de contaminantes emergentes a través de un innovador tratamiento terciario integrado del agua. «Los socios del proyecto dedicaron gran parte de su trabajo a la comprensión de los fundamentos de los procesos, la cinética y los mecanismos, el desarrollo de nuevos materiales, la modelización, la integración de los procesos y la ampliación de los métodos», dice la coordinadora del proyecto, Giuliana Magnacca.
Los científicos estudiaron nuevos materiales para su uso como adsorbentes, fotocatalizadores y capas activas para la fabricación de membranas, probándolos en cuanto a la eliminación de contaminantes tanto de las soluciones acuosas modelo como de las muestras de agua reales. También desarrollaron varias categorías de materiales para su uso en la tecnología integrada de separación de los contaminantes de las aguas contaminadas y su posterior degradación.
Rentable y respetuoso con el medio ambiente
Para validar este método, los investigadores fabricaron dos dispositivos para laboratorios. Estos dispositivos están hechos de una membrana que actúa como filtro para separar los contaminantes del agua. Magnacca explica: «Las membranas contienen o están hechas de materiales que se activan mediante luz solar para producir especies activas capaces de degradar los contaminantes con el fin de lograr su completa eliminación. También se emplean materiales magnéticos, ya que, activados adecuadamente por la presencia de moléculas orgánicas, pueden atrapar los contaminantes y pueden eliminarse muy fácilmente del agua después de su uso con un imán».
«Una vez que se ha probado la mejor tecnología, es posible ampliar el proceso en una planta piloto que trate grandes volúmenes de agua», comenta la profesora Magnacca. MAT4TREAT ha desarrollado con éxito materiales innovadores y de bajo coste para eliminar los contaminantes orgánicos de las aguas residuales. «En algunos casos, se derivan de sustancias húmicas extraídas de desechos compostados, por lo que se emplean fuentes libres de petróleo para su producción. Además, el uso de residuos húmicos, que pone en valor el componente orgánico de los residuos, respalda las acciones de los ciudadanos que separan sus residuos domésticos», señala Magnacca.
