Investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers, Suecia, han desarrollado un nuevo método que puede purificar fácilmente el agua contaminada utilizando un material a base de celulosa
Ciudad de México, 27 de marzo de 2023.— El agua limpia es un requisito previo para nuestra salud y nuestro entorno de vida, pero está lejos de ser un hecho para todos. Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), actualmente hay más de dos mil millones de personas que viven con acceso limitado o nulo al agua potable.
Este desafío global está en el centro de un grupo de investigación de la Universidad Tecnológica de Chalmers, que ha desarrollado un método para eliminar fácilmente los contaminantes del agua. El grupo, dirigido por Gunnar Westman, profesor asociado de química orgánica, se centra en los nuevos usos de la celulosa y los productos a base de madera y forma parte del Centro de Ciencias de la Madera de Wallenberg.
Los investigadores han acumulado un conocimiento sólido sobre los nanocristales de celulosa,* y aquí es donde radica la clave para la purificación del agua. Estas diminutas nanopartículas tienen una capacidad de adsorción excepcional, que los investigadores ahora han encontrado una forma de utilizar.
“Hemos adoptado un enfoque holístico único para estos nanocristales de celulosa, examinando sus propiedades y aplicaciones potenciales. Ahora hemos creado un material de base biológica, una forma de polvo de celulosa con excelentes propiedades de purificación que podemos adaptar y modificar según los tipos de contaminantes que se eliminen”, dice Gunnar Westman.
Absorbe y descompone las toxinas
En un estudio publicado recientemente en la revista científica Industrial & Engineering Chemistry Research, los investigadores muestran cómo se pueden filtrar los tintes tóxicos de las aguas residuales utilizando el método y el material desarrollado por el grupo. La investigación se realizó en colaboración con el Instituto Nacional de Tecnología de Malaviya Jaipur en la India, donde los contaminantes de colorantes en las aguas residuales de la industria textil son un problema generalizado.
El tratamiento no requiere presión ni calor, y utiliza la luz solar para catalizar el proceso. Gunnar Westman compara el método con verter jugo de frambuesa en un vaso con granos de arroz, que absorben el jugo para que el agua vuelva a ser transparente.
“Imagínese un sistema de purificación simple, como una caja portátil conectada a la tubería de alcantarillado. A medida que el agua contaminada pasa por el filtro de polvo de celulosa, los contaminantes se absorben y la luz solar que ingresa al sistema de tratamiento hace que se descompongan rápida y eficientemente. Es un sistema rentable y simple de configurar y usar, y vemos que podría ser de gran beneficio en países que actualmente tienen un tratamiento de agua deficiente o inexistente”, dice.
El método se probará en la India
La India es uno de los países en desarrollo de Asia con una extensa producción textil, donde cada año se liberan grandes cantidades de tintes en lagos, ríos y arroyos. Las consecuencias para los seres humanos y el medioambiente son graves. Los contaminantes del agua contienen colorantes y metales pesados y pueden causar daños en la piel con el contacto directo y aumentar el riesgo de cáncer y daños en los órganos cuando entran en la cadena alimentaria. Además, la naturaleza se ve afectada de varias maneras, incluido el deterioro de la fotosíntesis y el crecimiento de las plantas.
La realización de estudios de campo en la India es un próximo paso importante, y los investigadores de Chalmers ahora están apoyando a sus colegas indios en sus esfuerzos para lograr que algunas de las industrias de pequeña escala del país prueben el método en la realidad. Hasta el momento, las pruebas de laboratorio con agua industrial han demostrado que más del 80 por ciento de los contaminantes del tinte se eliminan con el nuevo método, y Gunnar Westman ve buenas oportunidades para aumentar aún más el grado de purificación.
“Pasar de descargar agua completamente sin tratar a eliminar el 80 por ciento de los contaminantes es una gran mejora y significa una destrucción significativamente menor de la naturaleza y daños a los humanos. Además, al optimizar el pH y el tiempo de tratamiento, vemos una oportunidad de mejorar aún más el proceso para que podamos producir tanto agua de riego como agua potable. Sería fantástico si pudiéramos ayudar a estas industrias a obtener un sistema de tratamiento de agua que funcione, para que las personas de los alrededores puedan usar el agua sin poner en riesgo su salud”, dice.
Se puede utilizar contra otros tipos de contaminantes
Gunnar Westman también ve grandes oportunidades en el uso de nanocristales de celulosa para el tratamiento de otros contaminantes del agua además de los tintes. En un estudio anterior, el grupo de investigación demostró que los contaminantes del cromo hexavalente tóxico, que es común en las aguas residuales de las industrias minera, del cuero y del metal, podrían eliminarse con éxito con un tipo similar de material a base de celulosa. El grupo también está explorando cómo el área de investigación puede contribuir a la purificación de residuos de antibióticos.
“Existe un gran potencial para encontrar buenas oportunidades de purificación de agua con este material y, además del conocimiento básico que hemos acumulado en Chalmers, una clave importante para el éxito es la experiencia colectiva disponible en el Centro de Ciencias de la Madera de Wallenberg”, dice.
* Nanocristales
Los nanocristales son nanopartículas en forma de cristal que son extremadamente pequeñas: una nanopartícula tiene entre 1 y 100 nanómetros en al menos una dimensión, es decir, a lo largo de un eje. (Un nanómetro = una mil millonésima parte de un metro.)
Centro de Ciencias de la Madera Wallenberg
• El Centro de Ciencias de la Madera de Wallenberg (WWSC, por sus siglas en inglés), es un centro de investigación que tiene como objetivo desarrollar nuevos materiales de base biológica sostenibles utilizando materias primas del bosque. El WWSC es una colaboración multidisciplinaria entre la Universidad Tecnológica de Chalmers, el Instituto Real de Tecnología KTH y la Universidad de Linköping, y se basa en una donación de la Fundación Knut y Alice Wallenberg.
• El centro involucra alrededor de 95 investigadores y profesores y 50 estudiantes de doctorado. Ocho grupos de investigación de Chalmers forman parte del centro.
Acerca de los contaminantes de tintes y el acceso a agua limpia
- Más de dos mil millones de personas en el mundo viven con acceso limitado o nulo al agua limpia. Se estima que más de 3.5 millones de personas mueren cada año por falta de acceso a agua limpia y saneamiento adecuado.
- La industria textil mundial, que se concentra en Asia, contribuye a la contaminación generalizada del agua. La producción a menudo se lleva a cabo en países de bajos salarios, donde gran parte de la tecnología es anticuada y puede faltar legislación y supervisión ambiental.
- Las emisiones contribuyen a la eutrofización y los efectos tóxicos en el agua y el suelo. Hay ejemplos en China y la India donde el agua subterránea ha sido contaminada por tintes y productos químicos de procesamiento.
- Producir un kilogramo de textiles nuevos requiere entre siete mil y 29 mil litros de agua, y entre 1.5 y 6.9 kg de productos químicos.
- En 2021, se produjeron en la India alrededor de 327 mil toneladas de tintes y pigmentos. Una gran proporción de los contaminantes de colorantes del país se descarga sin tratar.
Fuentes
Agencia Sueca de Protección Ambiental: https://www.naturvardsverket.se/amnesomraden/textil/dagens-textila-floden-ar-en-global-miljoutmaning/
OMS: https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/drinking-water
Una revisión crítica sobre el tratamiento de aguas residuales que contienen tintes: problemas ecotoxicológicos y de salud de los tintes textiles y posibles enfoques de remediación para la seguridad ambiental. Ecotoxicología y Seguridad Ambiental, febrero de 2022 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0147651321012720
Efectos de los tintes textiles sobre la salud y el medioambiente y el potencial de biorremediación de los organismos vivos. Investigación e innovación en biotecnología, julio-diciembre de 2019 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2452072119300413
Agencia Sueca de Productos Químicos: https://www.kemi.se/kemiska-amnen-och-material/nanomaterial
Fotografía: Chalmers University of Technology | David Ljungberg
