Los “contaminantes de preocupación emergente” –entre los que se encuentran medicamentos y cosméticos– son un problema mundial asociado, por ejemplo, con la feminización de peces macho y la resistencia de ciertas bacterias a los antibióticos. Los procesos de oxidación avanzados basados en ozono –capaces de cambiar la estructura de los contaminantes aumentando su biodegradabilidad– eliminarían en solo 60 segundos más del 50 % de los fármacos presentes en nanogramos por litro de agua residual, y reducirían a la mitad la generación de otros compuestos tóxicos durante el proceso.
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Cada vez que usted toma un medicamento su cuerpo absorbe una
fracción de este y lo demás, conocido como “activo no metabolizado”, lo expulsa
a través de la orina o las heces, y así se convierten en “contaminantes de
preocupación emergentes” que llegan a ríos y mares. Se trata de sustancias
químicas o materiales que últimamente se han detectado en las aguas y cuya
presencia puede suponer un riesgo para el medioambiente y la salud humana.
Una de sus consecuencias más preocupantes es la presencia de
antibióticos y su contribución a que algunas bacterias se vuelvan más
resistentes a ellos, una de las 10 amenazas más grandes para la salud pública
según la Organización Mundial de la Salud (OMS).
“Estudios adelantados en Medellín y Bogotá detectaron
concentraciones altas de paracetamol, azitromicina, losartán y naproxeno en
algunos efluentes”, señala María Angélica Prada Vásquez, doctora en Ingeniería
- Recursos Hídricos de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede
Medellín.
Esto se debe no solo al aumento de la producción y el
consumo de fármacos, sino también a que los actuales sistemas de tratamiento de
aguas residuales del país están diseñados especialmente para eliminar sólidos
en suspensión y materia orgánica degradable, y por lo tanto son incapaces de
limpiar dichos contaminantes presentes en contracciones tan bajas.
Para solventar esta falencia, la investigadora Prada evaluó
una avanzada tecnología basada en el ozono, que por ser un agente oxidante
puede degradar una gran variedad de estos contaminantes.
“La ozonización, que opera a través de los radicales
hidroxilos, se usa en pocos países (Suiza, por ejemplo) porque es costosa y aún
tiene algunas limitaciones, entre ellas dos principales: (i) por ser un gas, el
ozono es poco soluble en agua, y (ii) se logran ‘bajas tasas de
mineralización’, es decir que después del proceso deja otros productos que
pueden ser incluso más tóxicos que los compuestos originales. La tesis doctoral
se enfoca en mejorar esas dos limitaciones”, afirma.
Para limpiar agua contaminada con ibuprofeno, la
investigadora probó en laboratorio tres combinaciones basadas en ozono: ozono
más luz, ozono más oxidante (peroximonosulfato de potasio) y ozono más
catalizador (zeolitas).
La solución se depositó en un prototipo de reactor con
capacidad de un litro; se aplicó cada combinación y se midieron los tiempos de
degradación y los costos. “Encontramos que el ozono con la zeolita sería el sistema
más efectivo para eliminar por completo el ibuprofeno, y además degradaría el
50 % de la mineralización o carbono orgánico total”, menciona la
investigadora.
Sobre la poca solubilidad del ozono en agua, la magíster
optimizó un dispositivo desarrollado por investigadores de la Universidad de
Oporto (Portugal). “Se trata de un sistema en el que se inyecta el ozono a
través de un contactor de membrana que permea el gas a la fase líquida. Lo que
ocurre es que se crean unas microburbujas y aumenta la transferencia de masa.
Así determinamos que el caudal del gas debe ser de 0,75 litros por minuto
(l/min) y el del agua 100 l/h”.
En Portugal y España se probaron los métodos en aguas
residuales reales. “Con el dispositivo eliminamos en 60 segundos 12 compuestos
de los 21 detectados, es decir más del 50 % de estos; quizá aumentando un
poco el tiempo de residencia se eliminen por completo, mientras que con un
sistema de ozonización convencional tardaríamos entre 30 minutos y una hora.
Por otro lado, con las zeolitas aumentó 3 veces la velocidad de degradación de
los contaminantes en el agua frente a una ozonización única”, explica.
Esta investigación, que es un avance para la protección
efectiva de las fuentes de agua, los ecosistemas y la vida humana, obtuvo el reconocimiento
de “Tesis Laureada” y fue posible gracias a los laboratorios de la UNAL Sede
Medellín, al grupo de investigación en Remediación y Biocatálisis de la
Universidad de Antioquia, la Universidad Politécnica de Valencia (España) y la
Universidad de Oporto.
