De las distintas frutas o vegetales que consumimos quedan residuos orgánicos que no siempre se desechan adecuadamente y pueden representar un problema para la salud y el ambiente. En la actualidad, esos restos podrían tener una segunda vida y ser aprovechados como biocombustibles, insecticidas naturales o biomateriales.
El doctor Michel Rivero, del Instituto de Investigaciones en Materiales, Unidad Morelia de la UNAM, en colaboración con la doctora Sayra Orozco (investigadora por México), ha trabajado desde hace unos años en el desarrollo de biomateriales (materiales provenientes de fuentes como la fruta, los vegetales o las plantas) para el tratamiento de aguas residuales.
Estas aguas de desecho terminan contaminadas con detergentes, fármacos, fertilizantes, metales pesados y colorantes, entre otros productos de usos cotidianos.
La aplicación de su trabajo con biomateriales inició en 2023, en la comunidad indígena de San Francisco Pichátaro, perteneciente al municipio de Tingambato en el estado de Michoacán, en donde aunque cuentan con una planta de tratamiento de aguas residuales, no opera de manera correcta, por lo que no pueden reutilizar esa agua o si lo hacen ponen en riesgo sus cultivos.
Los investigadores llegaron a la comunidad y primero caracterizaron el agua de la planta, buscaron qué contaminantes y en qué nivel, mediante índice de calidad del agua (ICA) y conforme a las normas vigentes en México. Posteriormente, evaluaron qué tipo de residuos podrían ser utilizados para sintetizar biomateriales y optaron por utilizar residuos de aguacate como una opción para para remover contaminantes emergentes presentes en el agua.
Preparación del biomaterial
Para poder ser utilizados como biomateriales, la cáscara y el hueso de los aguacates son sometidos a distintos procesos. Primero, se lavan para remover los excedentes de la pulpa que tengan, luego se cortan en trozos más pequeños (de alrededor de 1 cm) y se secan. Por último, son molidos hasta obtener un polvo fino que se conoce como biomaterial natural.
Al observar el biomaterial natural al microscopio pueden verse pequeñas esferas de 15 micrómetros de diámetro y este material ya puede utilizarse como bioadsorbente. Sin embargo, el doctor Rivero explica que para un mejor funcionamiento es preferible aumentar la porosidad del biomaterial. Esto lo logran a través de un proceso de activación, con el cual rompen esas esferas mediante métodos físicos, químicos o térmicos. En esta etapa, el polvo inicial se convierte en carbón activado.
“A eso nos referimos con el proceso de bioadsorción; es decir, tenemos un bioadsorbente al que se le van a adherir las partículas del contaminante cuando interactúa con el agua contaminada. Al salir del proceso, el agua tiene una concentración menor del contaminante. La eficacia en el proceso de tratamiento de agua por adsorción depende de las propiedades del contaminante y del biomaterial, así como de las condiciones fisicoquímicas en las que se lleva a cabo este proceso. En el laboratorio buscamos las condiciones óptimas, para poder aplicarlo en sistemas reales”.
Ciencia con impacto social
El doctor Michel Rivero explica que actualmente están desarrollando el proyecto “Desarrollo de materiales funcionales para el tratamiento de agua residuales para un desarrollo justo y asequible de comunidades rurales Purépechas” financiado por la Secretaría de Ciencia, Humanidades, Tecnología e Innovación (Secihti).
Se lleva a cabo en la comunidad de San Francisco Pichátaro con dos objetivos primordiales: mejorar el tratamiento del agua y gestionar los residuos orgánicos que se generan por la producción y consumo de aguacate. Para llevar esta tecnología a la comunidad, realizaron experimentos en el laboratorio con columnas de adsorción que funcionan similar a los filtros de agua utilizados en las casas.
Pasaron por una columna de adsorción de aproximadamente 2 cm de diámetro y 7 cm de largo, una muestra de agua obtenida de la planta de tratamiento de aguas residuales de Pichátaro que tenía un índice de calidad de 30. Y cuando el agua contaminada pasó a través del biomaterial generado a partir de los residuos de aguacate este índice subió a 71.
“Analizamos de manera sistemática cómo variaron distintos parámetros y obtuvimos muy buenos resultados. Utilizamos técnicas estandarizadas para caracterizar la calidad del agua, y dependiendo del valor del ICA, se determina el uso que se le puede dar al agua post-tratada. En este caso, el efluente de la columna de adsorción se podría utilizar para riego de la mayoría de los cultivos, incluyendo huertos de traspatio y cultivos de la comunidad, que era el objetivo principal”.
El proyecto contempla la construcción de prototipos a escala de planta piloto de las columnas de adsorción para tratar in situ el efluente de la planta de tratamiento de aguas residuales. Buscan llevar a la práctica lo que se realizó en el laboratorio.
“Si consideramos los residuos de aguacate que se generan en ese lugar por día, estimamos que se generará biomaterial para llenar diariamente más de 50 columnas. Esto implica que el recurso excede las necesidades de los sistemas. De igual manera, la metodología es versátil, por lo que podrían utilizarse otros residuos de la región, como aserrín, mango y otros”.
El equipo de científicos brindará el apoyo y soporte a los habitantes de Pichátaro para que sean ellos quienes sinteticen los biomateriales y operen en la planta, con el fin de que todo de realice localmente. Esta propuesta propone que la comunidad gestione el agua de acuerdo con sus necesidades para estar más seguros de su calidad.
El doctor Michel Rivero explica que una vez que el agua se filtra por el biomaterial, se tiene que trabajar con el contaminante que queda contenido en éste. Al cambiar el contaminante del medio (de un líquido a un sólido) su manejo es más sencillo.
Ese material que quedó en estado sólido puede incinerarse a muy altas temperaturas, y debe garantizarse que durante el proceso no genere otros contaminantes de mayor toxicidad, advierte el investigador. Otra opción es someterlo a procesos de desorción, para separar el contaminante del biomaterial. “Es fundamental evaluar el proceso más adecuado para prevenir la generación de nuevos contaminantes”.
