Los colaboradores del Servicio de Investigación Agrícola (ARS) y la Universidad de California-Riverside (UCR) han diseñado un modelo para un sistema de filtro económico que puede eliminar los antibióticos de las aguas residuales.

El microbiólogo Mark Ibekwe de la Unidad de Investigación de Salinidad y Eficiencia del Agua Agrícola del ARS en Riverside, California, y el químico de suelos de la UCR Daniel Ashworth construyeron el sistema prototipo utilizando cuatro capas de materiales naturales:grava, arena, tierra, y biocarbón en una columna de 50 cm de alto y 12 cm de diámetro.

Utilizaron el modelo a escala de laboratorio para eliminar cuatro antibióticos:amoxicilina, cefalexina, sulfadiazina, y tetraciclina a varios niveles de eficacia. Estos cuatro antibióticos se seleccionaron para probarlos en el modelo a escala porque se encuentran entre los más comunes en los efluentes de las plantas de tratamiento de aguas residuales. Los sistemas convencionales de plantas de tratamiento de aguas residuales son relativamente efectivos para eliminar nutrientes y bacterias, pero pueden ser algo ineficaces para eliminar antibióticos.

La efectividad del sistema a escala de laboratorio varió con el antibiótico evaluado. Eliminó con éxito el 98 por ciento de la tetraciclina, seguido por el 91 por ciento de cefalexina, 81 por ciento de amoxicilina y 51 por ciento de sulfadiazina. Los antibióticos tenían concentraciones iniciales de 10 ppb, comparables a los niveles que se han observado en las aguas residuales municipales.

La eliminación de amoxicilina y cefalexina se controló en gran medida por la degradación química en la capa de grava, mientras que la sulfadiazina se eliminó en gran medida mediante una combinación de degradación química y microbiana en el suelo mezclada con una capa de biocarbón. La tetraciclina se eliminó principalmente mediante reacciones químicas con agua (hidrólisis) en la capa de grava.

"Estos resultados muestran la importancia de usar capas de diferentes materiales para atacar diferentes antibióticos en lugar de esperar que una capa y el material puedan hacer el trabajo". dijo Ibekwe.

El aumento del tiempo que tarda la corriente de agua en pasar a través de la columna también mejoró la eficiencia de eliminación, especialmente para amoxicilina y cefalexina. En este diseño, el agua residual simulada entra en la parte inferior de la columna para saturar la capa inferior y luego se bombea hacia arriba a través de la columna para fluir hacia fuera por la parte superior.

Una versión ampliada a escala "de tamaño completo" del sistema de filtrado de los investigadores, que podría servir para una planta de tratamiento de aguas residuales de una pequeña ciudad, tendría unos 2 metros de altura y 50 cm de diámetro. según Ashworth. Por supuesto, podría usar múltiplos de las columnas para satisfacer una necesidad mayor y la huella aún sería relativamente pequeña, que es una de las potentes funciones de este sistema, Agregó Ashworth.

Existen algunos sistemas que pueden eliminar los antibióticos de las aguas residuales, pero estos tienden a ser muy costosos o requieren mucho más espacio. Esta investigación fue publicada en el Revista de Ingeniería Química Ambiental .