En Medellín, un modelo pensado para las plantas de tratamiento de aguas residuales y probado a escala piloto con agua residual hospitalaria disminuyó en un 90 % la toxicidad provocada por meropenem, el antibiótico más usado en las unidades de cuidados intensivos de Colombia.
La propuesta de Edison Alexander Agudelo, doctor en
Ingeniería - Recursos Hidráulicos de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL)
Sede Medellín, es de bajo costo y capaz de tratar y degradar este tipo de
compuestos mediante tecnologías de oxidación avanzada, para convertir esas
partículas complejas en unas más fáciles de procesar.
Para ello combina dos sistemas: el de vermifiltración –en el
que se usan lombrices para mejorar su desempeño a la hora de filtrar el agua– y
la oxidación avanzada, basada en ozono y carbón activado. Así se producen
radicales hidroxilo, oxidantes capaces de degradar antibióticos como el
meropenem, utilizado para tratar la meningitis y la neumonía.
En los últimos años se han identificado en las aguas
residuales varios compuestos que, por sus características químicas, no se
pueden degradar parcial ni completamente a través de los procesos biológicos
convencionales como las plantas de tratamiento de aguas residuales (PTAR).
Dichos compuestos se llaman “contaminantes emergentes”, y en
este grupo se identifican, entre otros, los antibióticos, los disruptores
endocrinos (alteran el sistema hormonal del organismo), algunos productos para
el cuidado personal y los pesticidas. Se trata de sustancias naturales o
sintéticas de uso masivo en humanos y animales, como medicamentos y
coadyuvantes en la nutrición animal.
En el caso de los antibióticos, existen numerosos trabajos
que han estudiado su efecto en el ambiente y en la aparición de cepas
bacterianas más resistentes a los tratamientos médicos, lo que convierte la
contaminación de aguas residuales por este tipo de fármacos en un asunto de
salud pública. Por ejemplo en 2019, después de analizar muestras tomadas en 711
sitios de 72 países en los cinco continentes, un grupo de investigadores de la
Universidad de York (Reino Unido) detectó rastros de estas sustancias en 462
lugares.
El doctor Agudelo señala que, “ante este panorama, las
políticas públicas se deben encaminar a contener, corregir, mitigar y controlar
la contaminación de las fuentes hídricas. De hecho, el Banco Interamericano de
Desarrollo advirtió en 2018 sobre la necesidad que tiene América Latina de
proteger todas las fuentes de agua, tanto superficiales como subterráneas,
puesto que muchas de estas son el abastecimiento de agua potable para la población”.
El asunto es que, descubierta la problemática, los
científicos también se dieron cuenta de que eliminar estos y otros fármacos de
las aguas en las PTAR no es una tarea sencilla.
El profesor Santiago Cardona, de la Facultad de Minas de la
UNAL Sede Medellín, indica que “los antibióticos son moléculas muy complejas y
grandes; además, las plantas convencionales están diseñadas para remover
moléculas de menor complejidad química”.
Para optimizar la eficacia de las PTAR, el ingeniero Agudelo
desarrolló un modelo cinético para simular matemáticamente cómo se degradaría
el meropenem con el sistema de ozonización catalítica propuesto.
El modelo se validó en un sistema a escala piloto con agua
residual hospitalaria sintética –de características similares a las de un agua
residual– de un hospital de alto nivel de complejidad de Medellín. Se obtuvo la
eliminación total del antibiótico y una reducción del 90 % de la demanda
química de oxígeno (DQO) inicial en el sistema, un indicador que se utiliza
para medir el grado de contaminación en el agua.
Así mismo, la toxicidad aguda del agua disminuyó el
100 % hasta hacerse inocua para los microorganismos prueba, que
fueron E. coli y Staphylococcus aureus, bacterias
que producen infecciones gastrointestinales y meningitis.
De igual manera, son microorganismos que en algunas cepas
han presentado resistencia a los antibióticos con los que se trataban, un
aspecto que también forma parte de la problemática presencia de antibióticos en
aguas residuales, debido a que sus residuos se han encontrado típicamente cerca
de las PTAR, un escenario idóneo para que ambos elementos convivan y se
adapten.
Por eso, sistemas como el diseñado por el ingeniero Agudelo
para facilitar la remoción de estos contaminantes de las aguas residuales se pueden
convertir en una herramienta fundamental para las autoridades sanitarias
locales y departamentales en el desafío que representa la resistencia
microbiana.
