Proponen tratamiento de aguas residuales con arenas sílicas

Por Israel Pérez Valencia

Santiago de Querétaro, Querétaro. 8 de noviembre de 2016 (Agencia Informativa Conacyt).- La Universidad Tecnológica de Querétaro (Uteq), a través de las áreas de Nanotecnología y Materiales, desarrolla proyectos de investigación enfocados en el tratamiento de aguas residuales de la industria utilizando materiales como arenas, grava y zeolita.

Estas investigaciones están basadas en el uso de materiales con base de silicio (Si), un elemento que se encuentra de manera abundante en la naturaleza y que, por composición química y porosidad, ha tenido numerosas aplicaciones en la nanotecnología, construcción, salud y agricultura, entre otras.

El primer proyecto, orientado a la remoción del ion fosfato (P-PO₄) en aguas residuales utilizando materiales silíceos, está a cargo de la investigadora en el área de Materiales de la Uteq, Rosalinda Camacho Olguín, así como los estudiantes Darinka León López, Jesús Humberto Hernández Medina y Daniel Eduardo Méndez Bernal. Este proyecto obtuvo el primer lugar en la ExpoCiencias Bajío 2016.

Descargas contaminantes 

La investigadora Rosalinda Camacho Olguín  informó que el estudio de materiales aplicados a la tecnología ambiental, que ya se lleva a cabo en la Uteq desde hace varios años, se enfocó en un proyecto específico derivado del acercamiento a una empresa refresquera del Estado de México con problemas de tratamiento de aguas residuales generadas en sus procesos de producción.

“La empresa refresquera está en Toluca, se dedica a la producción de bebidas de sabor no carbonatadas que generan mucha materia orgánica, rica en colorantes, azúcares, saborizantes, que no pueden quitar. De hecho, en el parque industrial donde se encuentra se va a conectar una planta de tratamiento sanitario, pero no le pueden recibir sus descargas porque son muy altas en estos compuestos orgánicos”, señaló.

ExpoCiencias Bajío A.C. es una asociación civil, sin fines de lucro, afiliada a la Red Nacional de Actividades Juveniles en Ciencia y Tecnología, reconocida por el Movimiento Internacional para el Recreo Científico y Técnico (Milset), que promueve la participación de jóvenes a través de proyectos científicos y técnicos de investigación, innovación y divulgación.

La propuesta presentada, explicó el estudiante de la Uteq Daniel Eduardo Méndez Bernal, fue el diseño de un prototipo de filtro elaborado con materiales silíceos, como son la piedra de río, grava y arena, que, de acuerdo con sus estudios, tiene la capacidad de remoción de entre 85 y 90 por ciento de estos contaminantes.

“Nosotros nos enfocamos en hacer este filtro usando materiales cuya composición es mayor a 70 por ciento de silicio, que es el segundo elemento más abundante de nuestro planeta, solo después del oxígeno. Decidimos ocupar estos materiales porque son recursos naturales que se encuentran en grandes cantidades en nuestro planeta y que, de hecho, en la naturaleza, cumplen funciones de tratamiento de agua, por ejemplo, las piedras de río quitan materia orgánica como las heces fecales y la orina de los animales”, abundó.

Méndez Bernal destacó que uno de los objetivos del proyecto fue aprovechar las propiedades químicas de estos materiales, así como la estructura cristalina que se observa en sus átomos, lo que ayudó a tener diferentes superficies de contacto y porosidad para el filtraje de los contaminantes.

“La grava cuenta con macroporos, que son más grandes, y una superficie de contacto algo reducida, porque al momento que se da la filtración quedan algunas cámaras de aire dentro de esos poros; eso evita que se adhieran ciertos contaminantes en este material. Caso contrario de la arena, que tiene una superficie de contacto muy grande y un tamaño de poro muy pequeño, que nos ayuda a atrapar otros contaminantes más reducidos. Logramos una combinación de materiales bastante buena”, puntualizó.

Por su parte, el estudiante Jesús Humberto Hernández Medina indicó que gracias al trabajo de investigación en este proyecto se pudo identificar que el sistema cuenta con la capacidad de remover, también, sales de ácido fosfórico (H₃PO₄) o fosfatos, que, dijo, es un contaminante que no permite el intercambio de oxígeno en el agua, lo que genera, entre otras cosas, la muerte de peces y flora en el agua debido a la sobrecarga de materia orgánica que se genera.

“El acomodo de las capas del filtro se convierten en zona de contacto; la primera es una capa que tiene mayor superficie, absorbe los contaminantes más chicos; los otros pasan por las diferentes capas hasta la piedra de río, donde se absorben los contaminantes chicos y ahí se pueden quedar atorados. Decidimos incluir el fosfato para comprobar la capacidad de remoción y sí tuvimos muy buenos resultados. Podemos hacer un tratamiento fisicoquímico previo con sulfato de aluminio o de calcio”, aseguró.

Por ello, abundó Jesús Humberto Hernández Medina, este sistema de tratamiento de aguas puede ser utilizado en tratamiento de aguas residuales de otros tipos de empresas.

“A eso nos dedicamos en el área ambiental; este sistema puede ser funcional en empresas que utilizan grandes cantidades de detergentes, como lavanderías, o para el saneamiento de espacios públicos, como el río Querétaro. Incluso, buscamos que el agua que sea tratada en la empresa con la que trabajamos no se vaya a la planta de tratamiento, sino que sea utilizada en servicios, como pueden ser los sanitarios”, finalizó.

Participación nacional e internacional

La estudiante del área de Nanotecnología y Materiales de la Uteq, Darinka León López, anunció que, tras haber obtenido el primer lugar en la ExpoCiencias Bajío 2016 con el proyecto de remoción del ion fosfato con diferentes materiales silíceos, el equipo de trabajo obtuvo la acreditación para representar a México en la Milset ExpoCiencias Internacional (ESI 2017), que se llevará a cabo en Fortaleza, Brasil, en el mes de agosto de 2017.

“Estamos muy emocionados porque no pensamos que tendría una proyección tan importante; nosotros le dedicamos aproximadamente dos meses al proyecto pero el esfuerzo no fue en vano. Primero vamos a ir a la etapa nacional de la ExpoCiencias en Tabasco del 7 al 10 de diciembre, y luego nos vamos a Brasil del 6 al 12 de agosto de 2017. Por lo pronto, estamos buscando apoyos para lo que vendría siendo la transportación y la estancia en ese país”, subrayó.

Zeolita para el tratamiento de aguas residuales

La vinculación con la empresa refresquera dio la oportunidad a la Uteq de desarrollar nuevos proyectos de investigación enfocados en el tratamiento de aguas residuales para el sector industrial.

Hazel Iván Boyzo, Alma Jaqueline Guevara y Mauricio Dávila.Tal fue el caso del estudio de la zeolita natural para la remoción de fosfatos y otros contaminantes, llevado a cabo por los estudiantes de Técnico Superior Universitario (TSU) en Nanotecnología Mauricio Dávila Rojas, Alma Jaqueline Guevara Santana y Hazel Iván Boyzo Guadarrama, con la asesoría de la investigadora en nanotecnología y materiales, Jacqueline Bocarando Chacón.

El estudiante Mauricio Dávila Rojas explicó que, por su composición, costos y características, la zeolita es un material que tiene una utilidad funcional en el tratamiento de aguas residuales y como complemento para procesos de purificación.

“La zeolita se obtiene de manera natural, por sus propiedades suele ser utilizada en áreas como la salud y la agricultura. Nosotros la aplicamos para tratamiento de aguas residuales y complemento para las filtraciones a base de arenas, de grava y de carbón activado, que puede disminuir los procesos y el tiempo de filtración, hablando del agua potable”, detalló.

Dávila Rojas puntualizó que la zeolita puede utilizarse de manera natural o activada; en esta última, dijo, aumenta su porcentaje de porosidad lo que permite una mayor absorción de metales.

“La activamos por dos métodos, que es la agitación magnética y microondas. En la primera, la trabajamos a dos mil revoluciones por hora y con cuatro soluciones que son cloruro de sodio (NaCl), cloruro de calcio (CaCl₂), cloruro de magnesio (MgCl₂) y ácido clorhídrico (HCl). Después de esto se lleva a un proceso de secado para poder determinar su porosidad", aseguró.

En este caso, señaló el estudiante de la Uteq, el objetivo es la remoción de los iones de fosfato que se encuentran en los jabones con los que se hace la limpieza de las tolvas en la empresa refresquera. 

Más interés empresarial

La investigadora en nanotecnología y materiales de la Uteq, Jacqueline Bocarando Chacón, indicó que, gracias a su exposición en la ExpoCiencias Bajío, se dio un acercamiento con otra empresa interesada en utilizar este sistema para sus procesos de producción.

“Durante la presentación de este proyecto en la ExpoCiencias Bajío se acercó a nosotros una macroempresa con presencia en México y Colombia dedicada a la purificación de agua, que busca complementar, con este sistema que propusimos, sus filtros de carbón activado, por lo que estamos en pláticas para hacer una colaboración. A la zeolita se le puede combinar con plata para un proceso de purificación de agua potable muy efectivo”, detalló.

Bocarando Chacón remarcó que a pesar de las aplicaciones que ofrece la zeolita, tanto para tratamientos como para remediación de suelos y agua, así como la remoción de metales tóxicos y su ablandamiento, existe un desconocimiento de estas cualidades en el sector industrial, lo que, dijo, se convierte en un nicho para el desarrollo de proyectos de investigación y empresariales.

“Nos hemos dado cuenta que la industria desconoce la utilización de la zeolita para tratamiento de aguas, nosotros les ofrecemos una opción que, además de ser económica, resulta muy eficiente. Esto también nos está motivando a desarrollar las patentes de este y otros productos nanotecnológicos y de uso de materiales a través de la incubadora de empresas de la Uteq”, finalizó.

 

 

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