Los avances de la química analítica han permitido detectar en las aguas residuales sustancias hasta hace poco imperceptibles por sus bajas concentraciones. Estos compuestos, agrupados bajo el nombre de contaminantes emergentes, incluyen fármacos de uso diario, plaguicidas y químicos utilizados en productos de limpieza o higiene personal. Se estima que su presencia seguirá incrementándose debido a los nuevos estilos de vida y al ritmo de la creciente actividad económica e industrial. Una tendencia que preocupa por el riesgo que puedan entrañar para el medio ambiente y la salud humana.
Por eso, el Consejo Europeo acordó en junio actualizar las normas de calidad ambiental de las aguas superficiales y subterráneas. ¿Su objetivo? Facilitar que los Estados miembros establezcan herramientas para controlar los niveles de estos contaminantes. «El tratamiento de las aguas residuales no posee una legislación concreta que establezca qué porcentaje debe existir de estos compuestos en las aguas, así que tampoco se han desarrollado métodos específicos y eficientes que permitan reducirlas o eliminarlas», apunta Cristina Lecumberri, investigadora del Grupo de Tecnología de Superficies y Materiales Avanzados en la Asociación de la Industria de Navarra (AIN).
Quienes deseen conocer más a fondo el proyecto pueden hacerlo a través de este enlace
Precisamente, se trata de un vacío al que la entidad quiso dar respuesta en 2022 aprovechando el conocimiento adquirido gracias a su trabajo junto a la Universidad Pública de Navarra (UPNA). En este sentido, ambas entidades participaron en el proyecto DRUG-MAG para el desarrollo de nanopartículas que liberen fármacos de forma localizada en 2017.
«Aquel proyecto exploraba aplicaciones de nanoestructuras magnéticas para usos biomédicos. Tras analizar el caso de las aguas residuales, vimos que podíamos desarrollar con el mismo componente magnético nuevos sistemas innovadores para su tratamiento», incide Cristina Gómez Polo, catedrática de Física Aplicada y responsable del Grupo de Propiedades Físicas y Aplicaciones de Materiales en la UPNA.
Cristina Lecumberri (izda.) y Cristina Gómez Polo (dcha.) han liderado la síntesis de los compuestos limpiadores y la fabricación de un fotorreactor.
Así nació el proyecto T3CE con dos objetivos: investigar nuevas soluciones basadas en fotocatalizadores y biocatalizadores magnéticos, así como escalar su producción para probarlos en una planta de tratamiento de aguas. La iniciativa está coordinada por ADItech, a su vez agente coordinador del Sistema Navarro de I+D+i (SINAI), y cuenta con financiación del Gobierno de Navarra en la convocatoria de ayudas a centros tecnológicos y organismos de investigación para la realización de proyectos de I+D colaborativos.
NANOESTRUCTURAS CON NÚCLEO MAGNÉTICO
El proceso para purificar el agua consta de varias fases. El pretratamiento se encarga de retirar los residuos sólidos de gran y mediano tamaño mediante rejas, mientras que la etapa primaria de purificación se centra en remover una porción de los sólidos suspendidos. Por su parte, la segunda fase de depuración aplica agentes biológicos que ayudan a suprimir materia orgánica como el nitrógeno y el fósforo. Y, por último, el tratamiento terciario busca aumentar la calidad final del agua para poder devolverla al medio ambiente.
Esta última parte es el ámbito de acción en el que se enmarcan las soluciones que desarrolla T3CE, incide Lecumberri: «Para poder eliminar los contaminantes en bajas concentraciones, interesa que el material que utilicemos tenga una amplia superficie de acción. Por eso, trabajamos con partículas nanométricas que recubrimos de fotocatalizadores o biocatalizadores. Pero, al mismo tiempo, hace falta poder recuperar lo que hemos añadido al agua para no introducir una etapa más de contaminación. De ahí que interese introducir un núcleo magnético que nos permita recuperarlas mediante imanes».
Los compuestos desarrollados contienen un núcleo magnético que permite su recuperación a través de un imán.
El grupo investigador de AIN se centró en recubrir los núcleos magnéticos con biocatalizadores enzimáticos que descomponen contaminantes emergentes como el ibuprofeno o la azitromicina. Al mismo tiempo, el equipo de la UPNA hizo lo propio con fotocatalizadores, que se activan con luz ultravioleta. La eficacia de estos últimos fue comprobada con la eliminación de fenol (una molécula base de pesticidas y cosméticos) y se están haciendo pruebas también con antibióticos. «La idea es explorar ambas estrategias y determinar cuál es la mejor en función del coste energético y económico que implican», señala la catedrática de Física Aplicada de la UPNA.
ESCALADO DE LA PRODUCCIÓN
En un segundo bloque de trabajo, la iniciativa fabricó un fotorreactor que permitiese probar el compuesto en 1,5 litros de agua. Este paso fue importante, sobre todo, para las pruebas con el compuesto generado por la UPNA. «Estamos ensayando si, en lugar de las tradicionales fuentes de luz ultravioleta, podemos activar los fotocatalizadores con ledes, algo que podría abaratar los costes», avanza Gómez Polo.
Así mismo, el consorcio de investigación está sumergido en el escalado industrial de sus soluciones. Un punto en el que ha recibido «un gran apoyo» de la sociedad pública Nilsa. «Agradecemos la implicación de los técnicos de la empresa porque nos han ayudado a conocer al detalle el desafío tecnológico y nos han asesorado en mejoras para nuestros compuestos. Para poder aplicarlos en una planta de tratamiento, debemos poder alcanzar una producción de mínimo 17 litros. Y este objetivo centra nuestro tercer bloque de trabajo, en el que también proyectamos llevar a cabo pruebas de validación en una planta real», celebra la investigadora de AIN.
