Muchas plantas de tratamiento de aguas residuales no eliminan por completo las sustancias químicas de las aguas residuales. Crédito:Imagen de símbolo:Shutterstock
Los microcontaminantes suponen una carga considerable para nuestros cursos de agua, pero eliminarlos de las aguas residuales requiere considerables recursos técnicos. Ahora, Los investigadores de ETH han desarrollado un enfoque que permite la eliminación eficiente de estas sustancias problemáticas.
En nuestra vida diaria todos usamos multitud de sustancias químicas, incluyendo cosméticos, medicamentos píldoras anticonceptivas, fertilizantes y detergentes para plantas, todos los cuales ayudan a hacernos la vida más fácil. Sin embargo, el uso de tales productos tiene un efecto adverso sobre el medio ambiente, porque muchos de ellos no se pueden eliminar por completo de las aguas residuales en las plantas de tratamiento de agua actuales. Como microcontaminantes, finalmente terminan en el medio ambiente, donde suponen una carga para la fauna y la flora de nuestros cursos de agua.
Como parte de una revisión de la Ley de protección de aguas, por lo tanto, el parlamento decidió en 2014 instalar una etapa de purificación adicional en las plantas de tratamiento de agua seleccionadas para 2040 con miras a eliminar los microcontaminantes. Aunque, en principio, se ha asegurado la financiación para ello, el proyecto presenta un desafío para los operadores de la planta porque solo es posible eliminar las sustancias críticas mediante procedimientos complejos, que normalmente se basan en el ozono, carbón activado o ligero.
Las nanopartículas ayudan a la degradación
Ahora, Los investigadores del Instituto de Robótica y Sistemas Inteligentes de ETH Zurich han desarrollado un enfoque elegante que podría permitir que estas sustancias se eliminen más fácilmente. Usando nanopartículas multiferroicas, han logrado inducir la descomposición de residuos químicos en agua contaminada. Aquí, las nanopartículas no están directamente involucradas en la reacción química sino que actúan como catalizadores, acelerar la conversión de las sustancias en compuestos inocuos.
"Nanopartículas como estas ya se utilizan como catalizador en reacciones químicas en numerosas áreas de la industria, "explica Salvador Pané, quien ha jugado un papel clave en el avance de esta investigación en su calidad de científico senior. "Ahora, hemos logrado demostrar que también pueden ser útiles para la purificación de aguas residuales ".
Basado en el ejemplo de varios pigmentos orgánicos, como los que se utilizan en la industria textil, los investigadores pueden demostrar la eficacia de su enfoque. Imagen dejada antes del tratamiento, inmediatamente después del tratamiento. Crédito:ETH Zurich / Fajer Mushtaq
Una reducción del 80 por ciento
Por sus experimentos, los investigadores utilizaron soluciones acuosas que contenían trazas de cinco medicamentos comunes. Los experimentos confirmaron que las nanopartículas pueden reducir la concentración de estas sustancias en el agua en al menos un 80 por ciento. Fajer Mushtaq, un estudiante de doctorado en el grupo, subraya la importancia de estos resultados:"Estas sustancias también incluían dos compuestos que no se pueden eliminar con el método convencional basado en ozono".
"Notablemente, podemos ajustar con precisión la salida catalítica de las nanopartículas utilizando campos magnéticos, "explica Xiangzhong Chen, un postdoctorado que también participó en el proyecto. Las partículas tienen un núcleo de ferrita de cobalto rodeado por una capa de ferrita de bismuto. Si se aplica un campo magnético alterno externo, algunas regiones de la superficie de la partícula adoptan cargas eléctricas positivas, mientras que otros se cargan negativamente. Estas cargas conducen a la formación de especies reactivas de oxígeno en el agua, que descomponen los contaminantes orgánicos en compuestos inofensivos. Las nanopartículas magnéticas se pueden eliminar fácilmente del agua mediante un campo magnético, dice Chen.
Respuestas positivas de la industria
Los investigadores creen que el nuevo enfoque es prometedor, citando su implementación técnica más fácil que la del tratamiento de aguas residuales a base de ozono, por ejemplo. "La industria de las aguas residuales está muy interesada en nuestros hallazgos, "dice Pané.
Sin embargo, pasará algún tiempo antes de que el método se pueda aplicar en la práctica, ya que hasta ahora solo se ha investigado en el laboratorio. De todos modos, Mushtaq dice que ya se ha aprobado un proyecto BRIDGE financiado conjuntamente por la Swiss National Science Foundation e Innosuisse con miras a apoyar la transferencia del método a aplicaciones prácticas. Además, ya existen planes para establecer una empresa derivada, en el que los investigadores pretenden desarrollar su idea hasta la madurez del mercado.
