“¡Azuquitar pa´l café!” Con esta canción mi tía intentó desesperadamente que yo moviera los hombros al bailar. De esa experiencia sólo me quedó la burla de mi familia y un interés por el café, el cual ha venido creciendo con los años y se presenta como buena compañía en las madrugadas exigentes para hacer mis tareas e irme despierta a mis evaluaciones.
Como colombianos y con mucho orgullo, podemos pensar que el café es una bebida cotidiana para todos; es sencilla de hacer y tiene muchas formas para ser preparada. Los amantes de lo amargo prefieren tomarlo sin azúcar para despertar el cerebro. En cambio, aquellos cuyas papilas gustativas son más sensibles lo prefieren con azúcar o con leche. Aunque esta bebida es tan amada por muchos, nos podría dar una sensación de culpabilidad si pensamos en la recolección del grano para su elaboración. Esta actividad agrícola es causante de la contaminación de las aguas debido al proceso de lavado el cual veremos más adelante. Sin embargo, existen innovadores que se han encargado de que podamos tomar nuestro café y que, a futuro, no sintamos este remordimiento.
Fernando Gordillo es un físico y matemático egresado de la Universidad del Tolima, quien desde el año 2018 ha venido trabajando con la comunidad cafetera del municipio de Salento (Quindío). En conjunto, ellos han desarrollado una solución para limpiar las aguas residuales del beneficio del café. Escucha el siguiente podcast para conocer qué lo inspiró a iniciar con esta solución:
Conoce la solución de Fernando
Junto con su grupo de investigación y la comunidad de Salento, el doctor Fernando Gordillo ha estado desarrollando nuevos procesos de oxidación avanzada con el fin de descontaminar las aguas, tales como la fotocatálisis y foto-fenton. En ambos procesos la luz solar o artificial entra en contacto con un catalizador sólido (en el caso de la fotocatálisis se utiliza dióxido de titanio y en el de foto-fenton óxido de hierro) el cual se encuentra esparcido en el agua contaminada. Esta combinación de luz y el catalizador, genera ciertas reacciones químicas que logran degradar de forma efectiva los contaminantes que se encuentran en el medio acuoso.
La solución de Fernando fue uno de los proyectos ganadores de la convocatoria Bio 2 del Programa Ideas para el Cambio 2017 de COLCIENCIAS. En su desarrollo se instalaron tres plantas de tratamiento que se construyeron en el municipio con el objetivo de ayudar a tratar las aguas contaminadas de los productores de café. Una de las novedades que se presentó en esta solución tecnológica fue que el dióxido de titanio y el óxido de hierro no se esparcieron en las aguas contaminadas, sino que se encontraron recubriendo láminas de acero, lo cual llevó a desarrollar una solución con menos costos. Dichas plantas constan de un primer tanque en el que se vierte el agua contaminada, la cual luego se pasa a un segundo tanque en la que se encuentran las láminas anteriormente mencionadas. Éstas, al entrar en contacto con la luz, se activan produciendo reacciones fotoquímicas para la eliminación de los elementos contaminantes de carácter orgánico. Ya terminado este proceso, las láminas se limpian para volverlas a usar en una próxima ocasión.
Otra de las ventajas que tiene este método de oxidación es que el dióxido de titanio y el óxido de hierro son elementos muy abundantes dentro de la naturaleza. Sin más, estos dos elementos se utilizan para la fabricación de alimentos, cosméticos y productos de cuidado personal.
Y por si existen dudas de la efectividad de este proceso, Fernando y su grupo de investigación han aplicado la espectrofotometría para verificar si el agua está realmente limpia, igualmente, tienen en cuenta diversos factores como la conductividad y el grado de transparencia con el fin de comprobar si el agua está libre de contaminantes.
La problemática que se necesita resolver
Durante el proceso de fermentación del café, se debe remover el mucílago, que es la capa gelatinosa que envuelve a la semilla del café. Además, para asegurarse de que esta capa quede completamente eliminada, se debe lavar la semilla después de la fermentación, por lo que se requiere grandes cantidades de agua.
Según la Federación Nacional de Cafeteros, solo para obtener 1 Kg. de café tostado se requiere 40 litros de agua, los cuales después de haberse utilizado generalmente terminan en las fuentes hídricas. Si tenemos en cuenta que el año pasado la producción del café fue de 14,8 millones de sacos, un 9% más que el año anterior, y cada saco es igual a 60 kilos, así que, en total, Colombia produjo 888 millones de kilogramos, lo cual equivale al uso de 35,520 millones de litros de agua; una cifra bastante grande, ya que con esta cantidad se podría llenar 14,208 piscinas olímpicas.
Estos residuos tienen el mismo impacto ambiental que las aguas domésticas debido a que dañan los recursos hídricos y agotan el oxígeno del agua, perjudicando a los ecosistemas acuáticos y, al mismo tiempo, provocando que los humanos y los animales no puedan consumir de esta agua. La Federación Nacional de Cafeteros ha instruido a los campesinos en distintas formas para tratar las aguas residuales, sin embargo, las prácticas finales adoptadas consisten en acumular las aguas y esperar que los contaminantes se degradan sin ninguna intervención, siendo un proceso muy lento y poco efectivo, ya que los productos recalcitrantes (sustancias químicas que tienden a permanecer por mayor tiempo en el ambiente debido a su lentitud o dificultad para descomponerse) no se degradan de esa forma.
El proceso que se utilizan en las plantas construidas por Fernando y su grupo de investigación elimina el 90% de la materia orgánica y las sustancias recalcitrantes que se encuentran en el agua. Además de su efectividad, no es costoso y es bastante sencillo, ya que Fernando asegura que un campesino puede construir su propia planta en su finca y solo de costaría 1.500.000 pesos. Es importante además resaltar que se han desarrollado dos versiones: la manual y la automatizada, estando esta última en proceso de mejora.
Esta innovadora solución logra integrar a los campesinos a las nuevas tecnologías, ya que, aparte de ser poco costoso, es muy sencillo de construir y de implementar. Del mismo modo, se considera novedoso debido a que ha sido implementado en el campo de acción, lo que puede conllevar a varios beneficios, como lo son el interés por parte de los jóvenes hacia la tecnología que cuida el ambiente y el mejoramiento de las plantas de tratamiento de aguas residuales
El método de foto-fenton ya ha sido aplicado en distintas instituciones. Un grupo de investigación de la Universidad de Medellín publicó en la Revista Ingenierías un estudio en el que se empleaba este método para degradar las sustancias contaminantes de las aguas generadas en los laboratorios del Centro de Laboratorios de la Universidad de Medellín, logrando la mineralización del 80% de las sustancias contaminantes en 150 minutos. Del mismo modo, un grupo de investigación de la Universidad de Antioquia aplicaron las fotocatálisis para tratar las aguas residuales de una planta productora y comercializadora de productos químicos localizada en la ciudad de Medellín y consiguieron degradar el 45% de los elementos recalcitrantes. Esto indica que la tecnología está siendo trabajada en Colombia y dentro de poco tiempo permitirá soluciones diversas a diferentes tipos de contaminantes de las aguas.
A pesar del éxito que Fernando ha tenido durante su labor de investigación, él mismo cuenta que se enfrentó a múltiples problemas y trabas durante los inicios de su trabajo. Escúchalo:
Fernando y su grupo de investigadores tienen grandes planes: desean ampliar la cantidad plantas en toda la región cafetera, mejorar la versión automatizada de la planta y cambiar la forma de elaboración de las láminas. Muchos amantes del café esperan que su solución progrese para que podamos seguir disfrutando de la deliciosa bebida.
Entrevistado: Fernando Gordillo Delgado
PhD en Tecnología Avanzada, magíster en Ciencias con especialización en Física
Correo electrónico: fgordillo@uniquindio.edu.co
Periodista: María Lucía Sarmiento
Conceptos clave
- Fotocatálisis: Proceso de eliminación de contaminantes orgánicos a partir de un proceso de oxidación o descomposición de estos, el cual se hace posible a partir de energía solar y un catalizador de las reacciones que allí se presentan.
- Foto fentón: Reacción fotoquímica en la que se emplea la radiación de luz artificial o luz solar para que el hierro (Fe) presente cambie su condición de Fe ll y se oxide a Fe ll, descomponiendo el peróxido de hidrógeno para formar radicales hidroxilos y oxidar los contaminantes.
- Espectrofotometría: Método que se utiliza para determinar cuánta radiación absorbe una solución.
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Palabras clave: Fotocatálisis, foto-fetón, contaminación de las aguas, procesos de oxidación, tratamiento de aguas, reacciones fotoquímicas