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Coahuila, epicentro de los proyectos sobre aguas residuales en México

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Coahuila está integrado por regiones desérticas y semidesérticas, 151 mil 571 kilómetros cuadrados de extensión que representan 7.74 por ciento del total de la superficie del país, donde el agua es un elemento tan escaso como fundamental.

En el marco del Día Mundial del Agua, la Agencia Informativa Conacyt presenta proyectos desarrollados en este estado de la República Mexicana, que tienen como objetivo lograr una mayor sustentabilidad del agua y fomentar la cultura de su cuidado en la población.

Investigadores del Departamento de Biotecnología en la Facultad de Ciencias Químicas (FCQ) de la Universidad Autónoma de Coahuila (Uadec) desarrollan un sistema fotobioelectroquímico para el tratamiento de aguas residuales y generación de energía eléctrica, mediante el uso de microorganismos.

Este proyecto busca un beneficio dual. Por un lado, solucionar la problemática de biorremediación de efluentes contaminados y, por otro lado, la generación de electricidad y recuperación de biomasa microalgal como materia prima potencial para la producción de biocombustibles.

Los sistemas bioelectroquímicos son sistemas relativamente nuevos en el tratamiento de aguas residuales y el empleo de microorganismos que no únicamente tratan el agua sino que, además, generan energía eléctrica de forma directa a través del metabolismo microbiano con las reacciones de óxido reducción”, explicó el doctor José Antonio Rodríguez de la Garza, profesor investigador del Departamento de Biotecnología en la Facultad de Ciencias Químicas de la Uadec.

Uno de los enfoques más prometedores de este tipo de sistemas es utilizar microorganismos para convertir la biomasa en energía valiosa. Los sistemas bioelectroquímicos ofrecen diferentes funciones pero casi todos comparten el mismo principio en el ánodo, en el que los sustratos biodegradables son oxidados por las bacterias y generan corriente eléctrica. Esta corriente puede ser capturada directamente para la producción de electricidad, producir hidrógeno o la obtención de productos químicos de valor agregado.

Respecto al tratamiento de aguas, hasta el momento se ha trabajado en la biodegradación de compuestos xenobióticos como pesticidas y bifenilos policlorados, que son residuales confinados y actualmente prohibidos, pero que no recibieron tratamiento

Respecto al tratamiento de aguas, hasta el momento se ha trabajado en la biodegradación de compuestos xenobióticos como pesticidas y bifenilos policlorados, que son residuales confinados y actualmente prohibidos, pero que no recibieron tratamiento.

Los resultados de la investigación indican que el empleo de microalgas en sistemas bioelectroquímicos en el proceso de tratamiento de agua residual mostró un gran potencial. Las microalgas fueron especialmente eficientes en la eliminación de nitrógeno y fósforo. En el proyecto se obtuvo una remoción de nitrógeno hasta de 98.41 por ciento y de 92.25 por ciento en remoción de fósforo, a una exposición de luz de 14 horas en ambos casos utilizando distintos tipos de celda.

El potencial de este tipo de sistemas es muy grande, tienen una gran aplicación en un futuro no muy lejano. Lo que sigue con nosotros es tratar de llevar el sistema a una escala mayor a nivel piloto”, indicó el investigador Rodríguez de la Garza.

Materiales para absorber arsénico del agua

Las zonas áridas y semiáridas de México enfrentan un reto importante para garantizar el suministro de agua para la población y la industria. En México, 13 de los estados en la zona centro y norte del país presentan contaminación de algunos de sus mantos acuíferos por arsénico. En zonas como la Comarca Lagunera —que abarca los estados de Coahuila y Durango— y en Zimapán, Hidalgo, la concentración de este elemento ha alcanzado valores de 865 µg/l (microgramos por litro) y mil 350 µg/l, respectivamente, muy superiores a la Norma Oficial Mexicana (NOM) de 25 µg/l y la recomendada por la Organización Mundial de la Salud (OMS) de 10 µg/l.

Con el objetivo de mejorar la calidad de agua potable, Científicos del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav) del Instituto Politécnico Nacional (IPN), unidad Saltillo, desarrollan prototipos de materiales absorbentes para remover arsénico de forma selectiva en el agua de zonas desérticas y semidesérticas de México.

Este proyecto es realizado por el doctor Eddie López Honorato, profesor investigador del grupo de Ingeniería Cerámica del Cinvestav, con la participación de los estudiantes de posgrado Ana Gabriela Navarro Tovar y Hugo Rodríguez Meléndez.

Con el objetivo de mejorar la calidad de agua potable desarrollan prototipos de materiales absorbentes para remover arsénico de forma selectiva en el agua de zonas desérticas y semidesérticas de México

A pesar de que actualmente existen métodos y materiales para eliminar el arsénico del agua, resultan costosos y poco eficientes, especialmente si en el agua a tratar existe presencia de sulfatos o fosfatos.

Para desarrollar materiales capaces de absorber eficientemente el arsénico presente en el agua, el doctor López Honorato, en colaboración con el doctor Joaquín Barroso Flores, investigador de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), experimenta con calixarenos, un tipo de moléculas que "atrapan" las formas solubles del arsénico.

"La molécula de calixareno puede ajustarse exactamente a la molécula de arsénico, como si fuera una mano, el calixareno es como si fuera la palma de mi mano y los dedos son los grupos funcionales que ponemos en la parte superior de la molécula de calixareno. Es decir, que la molécula de arsénico va a caber exactamente en la mano y los dedos van a hacer que la sujete y que no se vuelva a escapar ese arsénico”, detalló el investigador.

El arsénico tiende a ser absorbido en lugares con actividad química muy específica, como ocurre en el cuerpo humano con las enzimas y proteínas. En la investigación se busca replicar esa actividad química a través de los grupos funcionales para que el arsénico se mantenga en las moléculas de calixareno.

El proyecto ha recibido financiamiento a través del programa de Atención a Problemas Nacionales del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt).

“El objetivo ahora es desarrollar una planta tratadora de agua, al menos pequeña, en el Cinvestav Saltillo para probar nuestros materiales con agua real de una zona de Coahuila y de ahí, dependiendo de los resultados que tengamos, tratar de escalarla en una zona que necesite este tipo de tratamiento de agua”, puntualizó.

El doctor López Honorato está abierto a trabajar con gobiernos de Coahuila, de la Comarca Lagunera y organismos encargados del manejo del agua en la región para implementar la tecnología en la zona, así como estancias y tesis de investigación con estudiantes en el laboratorio.

Biogás a partir de tratamiento de aguas residuales 

El gobierno municipal de la ciudad de Saltillo, en coordinación con la empresa Ideal Saneamiento, genera energía eléctrica y térmica aprovechando biogás resultante del tratamiento de aguas residuales del municipio.

El saneamiento integral de las aguas residuales de Saltillo en la planta tratadora consta de cinco etapas, dentro de las cuales la generación de energía eléctrica se concreta al final, durante el procesamiento de lodos. Este sistema también permite ahorrar combustibles, ya que con los lodos se genera energía térmica utilizada en el proceso de tratamiento de aguas residuales.

“Se implementó el sistema que tiene toda una infraestructura. El objetivo común es que, a partir de la generación de energía, se autoabastezca, lleguemos a una sustentabilidad y aprovechamiento directo para la planta, que sea autosuficiente”, explicó el ingeniero Luis Carlos Ríos Álvarez, subdirector de Plantas Tratadoras de Aguas Residuales del Municipio y maestro en ciencias en sistemas ambientales enfocado en tratamiento de agua por el Tecnológico de Monterrey.

Los lodos primarios y secundarios generados en el proceso de tratamiento del agua ingresan a dos módulos de digestión anaerobia y ahí se convierte gran parte de su fracción orgánica en biogás (gas metano).

Con esta cogeneración eléctrica se busca dejar de emitir cantidades importantes de gases de efecto invernadero al medio ambiente y producir energía para el autoabastecimiento de la planta.

En un futuro, de acuerdo con el ingeniero Ríos Álvarez, se piensa en la ampliación de la capacidad de la planta tratadora, conforme a las necesidades y crecimiento de Saltillo.

Actualmente se tratan 950 litros por segundo en promedio, es un incremento de 24 por ciento en relación con hace seis años. Pensamos que en seis o siete años se requiera una ampliación y algo que hay que ajustar en la planta será la remoción de nutrientes, específicamente de nitrógeno, ya que está llegando más nitrógeno para el que está diseñado la planta”, puntualizó.

Para finalizar, el ingeniero Ríos Álvarez comentó que reciben visitas de instituciones para recorridos guiados y están abiertos a convenios de colaboración con alguna institución y mejorar diversas áreas de oportunidad.

La dinámica de la experiencia en el COAH2O es completamente interactiva y lúdica para los niños, enfocándose en el objetivo del cuidado del agua.Laboratorio Nómada del Agua

El proyecto COAH2O, Laboratorio Nómada del Agua inició con la renovación de contenidos de divulgación de ciencia y tecnología que el Consejo Estatal de Ciencia y Tecnología (Coecyt) Coahuila compartía con la niñez del estado, utilizando recursos existentes y enfocándose en un tema de gran relevancia para la entidad: el agua.

Es un ómnibus que teníamos desde 2012 y decidimos renovarlo y actualizarlo con un tema muy importante para el estado de Coahuila como es el agua, para concienciar y llevar en un laboratorio, de una manera lúdica y didáctica, a niños para que conozcan el agua, su cuidado, su importancia y se empiecen a involucrar en el tema”, explicó la licenciada Claudia Farías Martínez, coordinadora de Vinculación y Difusión del Coecyt Coahuila y líder del proyecto COAH2O, Laboratorio Nómada del Agua.

La dinámica de la experiencia en el COAH2O es completamente interactiva y lúdica para los niños, enfocándose en el objetivo del cuidado del agua.

Los niños entran al ómnibus convertido en un laboratorio interactivo que cuenta con varias pantallas y en el que permanecen aproximadamente 45 minutos. Los niños son guiados por la voz principal de un personaje llamado el Doctor Nube, entrando a un mundo donde son científicos, con la misión especial de cuidar el agua. Finalmente, realizando un conjunto de actividades asistidas se presenta teoría de forma amena y se refuerzan los conocimientos sobre el agua mediante experimentos y trabajo en equipo.

“Está hecho para niños de educación básica (preescolar y primaria), son grupos de 20 personas, hay dos guías asistentes presentes, aunque en casi toda la experiencia los niños aprenden en solitario, a través de la experimentación”, explicó la licenciada Farías Martínez.

Actualmente el COAH2O se encuentra en la ciudad de Torreón. Desde 2016 ha atendido a un total de 17 mil 781 personas, de las cuales tres mil 88 fueron recibidas en enero y febrero de 2017.

Hasta el momento, se han visitado a niños de 83 instituciones educativas, en seis diferentes municipios: Saltillo, Ramos Arizpe, Arteaga, General Cepeda, Parras y Torreón.

Todos estos proyectos continúan en desarrollo y con ellos el sector científico, académico y gubernamental de la entidad busca propiciar un uso sustentable del agua y cimentar una cultura de cuidado para el futuro de la zona semidesértica de México.