Fernando Hernández Aldana, quien ha participado en otros proyectos destacados como el desarrollo de Nanoderma, propone mediante la fotoquímica y la fitorremediación mejorar la calidad del agua tratada

El tratamiento de las aguas residuales remite a procesos que limpian y reincorporan a los mantos acuíferos o a los sistemas de agua potable el líquido tratado. Algunas metodologías para este proceso surgen en la BUAP, a través del Laboratorio de Química Ambiental que dirige el doctor Fernando Hernández Aldana, quien propone el uso de luz ultravioleta (fotoquímica), pero también el empleo de algas a través de la fitorremediación.

Con la fotoquímica, explica en entrevista Hernández Aldana, se transforman contaminantes orgánicos utilizando radiación, especialmente luz ultravioleta, mientras que en el caso de la fitorremediación se recurre al uso del alga Chlorella vulgaris para eliminar metales pesados. Estos procesos, en combinación con otros que ya están en operación, podrían mejorar la calidad y aprovechamiento del agua.

         De acuerdo con cifras que maneja este año la Oficina de Información Científica y Tecnológica para el Congreso de la Unión, México reporta como tratadas el 57 por ciento de las aguas residuales colectadas, sin embargo más de la mitad de las plantas tratadoras municipales recibieron una calificación de “pésima” en su funcionamiento.

         Lo anterior deriva no solo en problemas de contaminación y degradación del medio ambiente, sino también en importantes pérdidas económicas. En México se estima que los costos por contaminación del agua pueden ser de 57 mil millones de pesos, mientras que los daños ambientales asociados ascienden a los 900 mil millones.

La aportación de la BUAP

Fernando Hernández Aldana, profesor investigador del Centro de Química del ICUAP, quien también ha participado en otros proyectos destacados como el desarrollo del talco cicatrizante Nanoderma, detalla que su propuesta consiste en transformar los contaminantes orgánicos utilizando radiación, además de ozono o peróxido de hidrógeno como fuentes de radicales •OH, una especie química con un alto potencial oxidativo.

        Este radical (•OH) se encarga de transformar naturalmente a los contaminantes que llegan a la atmósfera y a las capas superficiales de los cuerpos de agua, de ahí que sea conocido como “el detergente de la atmósfera”.

          El procedimiento fotoquímico consiste en usar un fotorreactor que emplea una lámpara de presión media que emite entre 200 y 460 nm, otra posibilidad implica el uso de colectores solares para reunir mayor incidencia de luz ultravioleta proveniente del Sol. De esta manera se simula en el laboratorio lo que realiza la atmósfera para autodepurarse.

          Lo que sucede es que la luz interacciona con la materia, ya sea orgánica o inorgánica y esta pasa de un estado basal a uno de mayor energía llamado estado excitado, el cual es más reactivo, por lo que puede transformar a la materia inicial en otros compuestos casi siempre más polares y solubles en agua, desde luego con diferente actividad biológica que la materia inicial .

         “Nosotros le adicionamos peróxido de hidrógeno y con la luz ultravioleta se rompe un enlace de forma homolítica y genera radicales libres •OH, los cuales son los responsables de degradar los contaminantes que llegan a la atmósfera y a la superficie del agua de manera natural; esos radicales libres son los que oxidan todo lo que es materia orgánica y después de varias etapas esta  se transforma en CO2”.

         Estos radicales, añade el doctor Hernández Aldana, buscan acelerar el proceso de autodepuración que de por sí existe en la naturaleza, pero a nivel laboratorio, pues el tiempo se reduce a minutos, mientras que en condiciones normales se puede tardar varios años.

         Por lo que concierne a la fitorremediación, el investigador señala que esta metodología la emplean para la remoción de metales pesados presentes en aguas residuales. El procedimiento consiste en la absorción de estos metales, a través de las algas Chlorella vulgaris, que además absorben nitrógeno, fósforo y algunos contaminantes orgánicos.

         Este método, refiere Fernando Hernández Aldana, tiene la ventaja de ser versátil, económico y tolerante en tratamientos de aguas residuales de diferentes fuentes y contenidos de contaminantes. Remueve eficientemente y además tiene una alta capacidad fotosintética para convertir la energía solar en biomasa, la cual puede usarse para obtener biodiésel y como biosorbente.

          “Es una técnica que aprovecha la capacidad de algunas plantas para absorber, acumular, metabolizar, volatilizar o estabilizar contaminantes presentes en los compartimentos, como metales, compuestos orgánicos y nutrientes”.

         Hernández Aldana precisa que los métodos orgánicos son siempre más económicos para el tratamiento de agua, porque se trata de un método biológico, es decir, el alga va a crecer en el agua residual porque hay una gran cantidad de nutrientes para desarrollarse.

         El investigador advierte también que este método requiere de un control respecto a su densidad para evitar problemas como los que ocasiona el lirio acuático en la presa de Valsequillo, el cual remueve o elimina una gran cantidad de metales pesados, pero su densidad descontrolada evita la transparencia en el agua, el ingreso de luz solar, y por lo tanto evita la fotosíntesis dentro del agua y la vida de organismos acuáticos.

Los resultados

Tras aplicar cada tratamiento, el investigador realizó bioensayos para determinar genotoxicidad, a fin de garantizar que las transformaciones químicas no generarán compuestos con mayor toxicidad, en este caso utilizó Allium sativum (ajo) y Daphnia magna, como bioindicadores, pero también otros organismos vivos como moscas o ratas. Asimismo, también se efectuaron ensayos microbiológicos para identificar y cuantificar los microorganismos presentes en cada etapa.

          Posteriormente, para probar la efectividad de estos procesos, el doctor Fernando Hernández utilizó aguas provenientes de efluente de una planta tratadora ubicada en el río Atoyac. Sus resultados reflejaron que después del tratamiento con C. vulgaris hubo una disminución del 91.38 por ciento para el nitrógeno, 75 por ciento del fósforo, en el caso de los metales, el cadmio disminuyó 88 por ciento, mientras el níquel registró un porcentaje de reducción de 93.3 por ciento.

         Otros metales como el plomo presentaron una disminución del 50 por ciento, y de los compuestos orgánicos de 13 compuestos detectados en el agua residual inicial, se lograron remover 11.

         Respecto al tratamiento con luz ultravioleta, la demanda química de oxígeno (parámetro que mide la cantidad de sustancias susceptibles de ser oxidadas por medios químicos) disminuyó un 70 por ciento, logrando remover 12 compuestos orgánicos detectados de un total de 13.

         Finalmente, en cuando a la recomendación para utilizar estos procesos, el doctor Hernández Aldana plantea que es necesaria la aplicación complementada de los dos procesos, y aunque el proceso fotoquímico es más caro en su instalación inicial, indica que este se compensa en el mantenimiento y operación, debido a que puede ser de crecimiento modular y automatizado, por lo que solo es necesario un operario.