OPINIÓN: CIENCIAS Y FUTURO

La revalorización de residuos ante el cambio climático: desafíos y soluciones en el tratamiento del agua

Dr. Ismael Alejandro Aguayo Villarreal*

En los últimos años un tema que ha cobrado gran relevancia a nivel mundial por su gran impacto es el cambio climático. Esto incluye un aumento en la temperatura media global, cambios en los patrones de precipitación y otros fenómenos climáticos. Dentro de las principales contribuciones al cambio climático vinculadas al ser humano se encuentra la quema de combustibles fósiles, que liberan gases de efecto invernadero y contribuyen al calentamiento global. Los principales efectos del cambio climático incluyen eventos climáticos extremos, cambios en los ecosistemas y problemas en la seguridad alimentaria y del agua. En este sentido es un desafío global que requiere atención para mitigar sus efectos y adaptarse a los cambios.

De manera particular el cambio climático tiene un impacto directo en los recursos hídricos como: la escasez de agua, variabilidad climática, desglaciación y aumento del nivel del mar, calidad del agua, eventos climáticos extremos, agricultura y demanda de agua. Si agregamos el hecho de que la capacidad del planeta para regenerarse ha sido parcialmente agotada por el hombre, debido al manejo inadecuado de los efluentes de diversas industrias, el contar con agua de calidad se convierte en uno de los retos más importantes a abordar. Para atender estos problemas es importante el diseñar estrategias integrales que aborden tanto la contaminación del agua como el cambio climático. Lo cual implica la reducción de emisiones de contaminantes, prácticas agrícolas sostenibles, gestión adecuada de residuos y la implementación de medidas de adaptación para proteger las fuentes de agua.

El hablar de contaminación de este líquido se refiere a la introducción de sustancias o agentes externos (contaminantes) en cuerpos de agua, como ríos, lagos, océanos o aguas subterráneas, de manera que alteren su calidad y puedan ser perjudiciales para los organismos acuáticos, la salud humana y el medio ambiente. Estos contaminantes pueden tener un origen diverso como: productos químicos industriales, desechos agrícolas, residuos sólidos, nutrientes como nitratos y fosfatos en exceso, microorganismos patógenos y contaminantes emergentes (ej. productos farmacéuticos).

Contaminantes que pueden afectar significativamente la biodiversidad acuática y la seguridad del suministro de agua potable comprometiendo la salud humana. Por tanto, es evidente que la remoción de contaminantes de efluentes industriales es indispensable para reducir la contaminación del ambiente y evitar problemas de salud pública.

Para contribuir en el combate a la problemática asociada al tratamiento del agua, se han desarrollado diversas tecnologías que permiten su remoción de agentes contaminantes de los efluentes. Algunas tecnologías relevantes son la ultrafiltración, precipitación química, intercambio iónico, ósmosis inversa, evaporación, coagulación y la adsorción. Particularmente, la adsorción es un proceso donde moléculas o partículas se adhieren a la superficie de un material sólido. Imagina una esponja que atrae y retiene gotas de agua: en la adsorción, el material sólido actúa como esa esponja, atrapando moléculas en su superficie. Este fenómeno ocurre debido a fuerzas atractivas entre las partículas y el sólido, resultando en una capa de moléculas adheridas. Por lo tanto, los átomos, iones o moléculas contaminantes se adhieren a la superficie de un material sólido, lo que permite su remoción.

Dentro de los materiales sólidos más empleados para la remoción de contaminantes se encuentra el carbón activado. El carbón activado es un tipo de carbón que ha sido procesado para tener una estructura porosa y una química superficial especial, lo que le confiere propiedades de adsorción excepcionales. Esta química superficial y porosidad actúan como trampas que pueden atrapar y retener iones, átomos o moléculas presentes en gases y líquidos, haciéndolo útil en una variedad de aplicaciones, desde purificación de agua y aire hasta procesos industriales y aplicaciones médicas, donde se utiliza para eliminar impurezas.

En este sentido, el grupo de investigación del Laboratorio de Ingeniería de Materiales de la Facultad de Ciencias Químicas de la Universidad de Colima se ha enfocado en la revalorización de residuos agroindustriales locales para la producción de adsorbentes carbonáceos. La utilización de residuos agrícolas o agroindustriales, como cáscaras de frutas, restos de cultivos o subproductos de la producción alimentaria, para la síntesis de adsorbentes carbonáceos, no solo aborda la problemática de la gestión de desechos, sino que también promueve la economía circular. Práctica que no solo contribuye a la reducción de residuos, sino que también ofrece una alternativa para sustituir los materiales convencionales utilizados en la fabricación de adsorbentes.

La versatilidad de estos adsorbentes carbonáceos resultantes de residuos agrícolas abre puertas a diversas aplicaciones, destacando su capacidad para la adsorción de contaminantes presentes en aguas residuales como metales pesados, colorantes, contaminantes emergentes, pesticidas, compuestos orgánicos volátiles, y efluentes gaseosos. Esta dualidad de mitigar la contaminación ambiental y transformar residuos en recursos útiles demuestra el potencial impacto positivo de la investigación en este campo.

Además, el proceso de obtención de adsorbentes carbonáceos a partir de residuos agroindustriales, debido a que se encuentran en abundancia en la naturaleza, son fáciles de disponer y su costo es muy bajo, lo que los convierte en una alternativa que se consideraría económicamente viable, lo que añade un componente práctico y sostenible. Esta sinergia entre la ingeniería química ambiental y la gestión de residuos abre camino a un futuro más sostenible y resiliente, donde los desafíos medioambientales se aborden mediante enfoques creativos y con un enfoque ambiental.

Para más información relacionada con el texto, puede consultar los siguientes enlaces: https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2024.139698, https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2023.135658 y https://doi.org/10.1016/j.eti.2021.102076