Muchos de nosotros hemos sufrido por culpa de los resfriados; más que los síntomas, lo más molesto es que suelen aparecer cuando tenemos algún actividad importante. Para todos es muy incómodo estar en una reunión y tener que estornudar cada cinco segundos o levantarnos a buscar el baño más cercano y, puede suceder, que éste esté ocupado. La solución para esto ha sido muy sencilla y es ingerir algún medicamento con el cual los síntomas desparecen en cuestión de minutos. Sin embargo, la mayoría de los antibióticos que ingerimos, después de ser desechados de nuestro cuerpo, llegan a los cuerpos de agua, afectando esto el ambiente debido a que los tratamientos actuales de aguas residuales no son lo suficientemente óptimos para degradarlos.
Carlos Fidel Granda es un ingeniero químico, PhD en ingeniería y que desde hace veinte años viene trabajando en mejorar los métodos de descontaminación del agua y especialmente, los residuos de fármacos y de laboratorios. Escucha el siguiente podcast para saber qué lo inspiro a comenzar esta labor que hoy ejerce en la institución universitaria Colegio Mayor de Antioquia:
La solución de nuestro innovador
Junto con su grupo de investigación, Carlos ha venido desarrollando un método de tratamiento de aguas residuales más avanzado que se basa en un concepto llamado fotocatálisis heterogénea, la cual consiste en degradar los elementos contaminantes que se encuentren en el agua a partir de la acción ya sea de la luz solar o de alguna luz artificial, preferiblemente ultravioleta. Suena increíble pero esto sucede de la siguiente manera. Al agua que contiene residuos fármacos, de laboratorio u otro tipo de contaminante, se le agrega un material sólido denominado dióxido de titanio (TiO2), que es un polvo blanco. Una vez se tiene el agua con este material, ésta es irradiada con luz ultravioleta bajo condiciones controladas de pH y en recipientes que favorezcan la distribución de la luz. Obviamente, la eficiencia del proceso de descontaminación depende también del grado de concentración del elemento contaminante, de la intensidad de radiación, del tiempo de exposición a la radiación y de la temperatura a la cual esto sucede. Este procedimiento provoca reacciones químicas que finalmente destruyen los contaminantes, convirtiéndolos en otros elementos menos nocivos al ambiente. El dióxido de titanio por su parte hace el papel de catalizador de las reacciones que allí suceden, es decir, es quien facilita que la luz solar degrade los elementos contaminantes.
En las pruebas realizadas, el grupo de investigación al cual pertenece el ingeniero Granda aplicó este método para eliminar los residuos de coloración de Gram, que es una elemento que se utiliza para el estudio de las bacterias. Según Carlos, las universidades y centros de investigación degradan esta sustancia a través de métodos avanzados de oxidación en los que se utilizan oxidantes muy fuertes, mayormente el cloro. Sin embargo, el uso de estos métodos no es óptimo a la hora de degradar este tipo de contaminante, además, la aplicación del cloro produce sustancias organocloradas que afectan a la salud de las personas.
La forma en que ayuda al Medio Ambiente
Dentro del cuidado del medio ambiente ha surgido la preocupación de los contaminantes emergentes, que son aquellos elementos de distinto origen y de diferente naturaleza química, como los pesticidas, el maquillaje, productos de aseo personal y, por supuesto, los fármacos, los cuales resultan dañinos para la salud humana y el medio ambiente. Al ser productos cotidianos para nosotros, su impacto pasaba por inadvertido. Sin embargo, desde los años noventa organizaciones como la Organización Mundial de la Salud (OMS), la Environmental Protection Agency (EPA) de Estados Unidos y la Comisión Europea se han inquietado por este asunto. De acuerdo con un estudio realizado por la Universidad Militar Nueva Granada, estos contaminantes son los causantes de enfermedades como la insuficiencia renal crónica, hepatitis y complicaciones gastrointestinales; además, la mayoría de estos contaminantes llegan a las aguas residuales que luego son tratadas, pero la depuración de estas sustancias resulta ineficiente.
Acorde con un reportaje de la BBC, investigadores en Francia encontraron desechos de ibuprofeno, antidepresivos y aspirinas en la superficie del río Sena. Philippe Garrigues, del Instituto Nacional de Investigación, afirma que la llegada de los medicamentos a los cuerpos de agua afecta a la reproducción de la vida marina y bajan las defensas de su sistema inmunitario. En el caso de Colombia, un grupo de científicos de la Universidad Jaime I (España), la Universidad Antonio Nariño, la Universidad de Antioquia y la Universidad de la Amazonia, publicaron el reporte de una investigación en la revista Science of the Total Environment sobre las muestras que recolectaron en las aguas residuales de zonas urbanas de Medellín y Bogotá, igual que en el Hospital de Tumaco y de Florencia. En el reporte se afirma que las concentraciones más altas que se encontraron fueron de 50 μg / litro, las cuales corresponden mayormente a antibióticos.
El Informe sobre el uso global de medicamentos en 2020: visión e implicaciones, de Institute for Healthcare Informatics (IMS) predijo que la dosis de medicamentos aumentaría a 4,5 billones en el año 2020, en todo el mundo. Conforme a lo que afirma Colombia Productiva, se espera que para el 2032 la industria farmacéutica aumente su facturación a $63,4 billones de pesos. Estas cifras indican entonces que la probabilidad de existencia de estas sustancias en cuerpos de agua aumentará, generando mayores problemas ambientales.
Para esta problemática es que se plantea el uso de la fotocatálisis heterogénea como una alternativa de solución, debido a que es más eficaz a la hora degradar estos contaminantes en el agua. Este método puede complementar los tratamientos primarios y secundarios que se utilizan en las plantas de tratamiento de aguas residuales, pero además de eliminar los contaminantes que se encuentran en el agua, la fotocatálisis heterogénea también logra deshacerse de algunas bacterias que se pueden encontrar en las aguas residuales.
Jóvenes ingenieros de la Universidad Nacional con sede en Medellín realizaron un estudio de la degradación de fenoles (compuestos tóxicos que se encuentran en aguas residuales de las industrias químicas, clínicas, papeleras, entre otras) a través de la fotocatálisis heterogénea. Según el artículo publicado en la revista Gestión y Ambiente sobre este estudio, estos compuestos son tratados por medio de adsorción, electroquímica, biodegradación e incineración, sin embargo, ninguna de estas formas es lo suficientemente efectivo, por lo cual proponen la fotocatálisis heterogénea.
El uso de esta tecnología se está extendiendo en todo el planeta. Un ejemplo es la Planta Solar Almería, ubicada en España, que ha utilizado la fotocatálisis heterogénea para eliminar los residuos de pesticidas. También nos muestran que algunos estudios han corroborado que esta tecnología avanzada de oxidación funciona para eliminar los restos de petróleo en aguas saladas, disminuyendo el impacto ambiental que causa los derrames de petróleo en los cuerpos de agua.
Aún hay cosas por explorar
Uno de los inconvenientes es el uso del dióxido de titanio, que es el elemento central en esta solución. Según el Centro Internacional de Investigaciones sobre el Cáncer (IARC) este elemento puede llegar a ser un posible cancerígeno si es inhalado, algo que sucede si se está expuesto mucho tiempo. Igualmente, de acuerdo con un estudio realizado por la UNAM, es peligroso para los animales, ya que pueden llegar a tener problemas intestinales si lo consumen, por esto que es necesario separar las partículas que quedan de este compuesto en el agua tratada. Esto conlleva a alargar el trabajo del tratamiento de las aguas y que este proceso pueda llegar a ser más costoso, a menos que se use el método de decantación, pero esto tomaría más tiempo.
El cuidado del agua es una responsabilidad que nos concierne a todos; es imposible dejar de consumir fármacos o de utilizar nuestros productos de aseo personal, sin embargo, desde las pequeñas acciones podemos contribuir. Ya cuando existen los residuos en el agua, se pueden pensar diferentes tipos de soluciones como lo sugiere el ingeniero Carlos Granda y que nos motiva a idear soluciones para nuestra comunidad con el fin de salvar los recursos naturales. Por ahora, el ingeniero Granda y su grupo de investigación seguirán su trabajo para construir un prototipo que permita darle forma final a su solución para contribuir a tener un mejor planeta. Finalmente, Carlos explica en el siguiente podcast su recomendación para estas generaciones:
Entrevistado: Carlos Fidel Granda Ramírez
PhD en Ingeniería, Ingeniero Químico
Correo electrónico: carlos.granda@colmayor.edu.co
Periodista: María Lucía Sarmiento
Conceptos clave
- Contaminantes emergentes: Compuestos químicos producto de las actividades humanas que hasta los años 90 se empezaron a considerar como perjudiciales debido a que, por su uso intensivo y constante, se van acumulando en el entorno y van afectando el ambiente.
- Catalizador: Sustancia que, sin importar su estado físico, influye en la velocidad de una reacción química haciéndola más lenta o más rápida sin que su presencia implique un cambio en los productos de dicha reacción.
- Fotocatálisis heterogénea: Es una fotorreacción química que consiste en la irradiación de un semiconductor sólido en presencia de las especies contaminantes que se quieren degradar. Permite degradar por completo gran variedad de compuestos orgánicos con luz.
Foto de portada: Tendencias 21
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Palabras clave: Contaminantes emergentes, descontaminación del agua, tratamiento de aguas residuales, fotocatalisis heterogénea, contaminanción del agua, tecnología de oxidación
