México.-La Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales define a los residuos orgánicos como todo desecho de origen biológico que alguna vez estuvo vivo, estos constituyen hasta el 38 por ciento del total de desperdicios sólidos generados en el país; además, la FAO señala que cada año se producen cerca de mil 300 millones de toneladas de desechos alimentarios o agrícolas los cuales, debido al crecimiento de la economía y la población mundial, tienden a aumentar.
Frente a este panorama, el grupo de investigación del Laboratorio Nacional de Proyección Térmica del Cinvestav Unidad Querétaro, se sumó a su similar Mat&mpac, de la Universidad de Medellín, en Colombia, liderado por Elizabeth Florez y Nancy Acelas, para emprender un estudio de remediación ambiental que busca aprovechar la biomasa de la fibra de palma, combinada con cáscara de huevo mediante tratamientos térmicos, con el objetivo de producir carbón vegetal o biocarbón susceptible de ser aplicado en la remoción de contaminantes presentes en aguas residuales.
“El grupo se interesó en trabajar con un biocompósito combinado de cáscara de huevo y fibra de palma, al que se le aplica un tratamiento térmico (pirólisis), a temperaturas entre 600 y 800 grados centígrados, para obtener un material del tipo biocarbón, mediante el cual se puede realizar el proceso de adsorción para la eliminación de contaminantes”; sostuvieron los investigadores Juan Muñoz Saldaña, adscrito al Cinvestav Unidad Querétaro y Jhon Sebastián Pérez, asociado a la Universidad de Medellín y candidato a ingresar al programa de doctorado en Cinvestav.
Los avances de la investigación, publicados recientemente en las revistas Journal of Environmental Chemical Engineering y Chemosphere, explican que se adsorbe hasta el 98 por ciento de los fosfatos presentes en soluciones acuosas modelo, mostrando el potencial del biocompuesto para removerlos de aguas residuales domésticas. El principal problema de la presencia de fósforo en sistemas acuáticos es el deterioro de los ecosistemas debido a la generación de la “eutrofización”; al mismo tiempo, dado que el fósforo es un elemento proveniente de una fuente finita en depleción, es indispensable en la industria de fertilizantes para realizar reciclaje del mismo.
El hidróxido de calcio es uno de los principales componentes del biocompuesto, el cual presenta alta facilidad de intercambio iónico con el fosfato, y a través de procesos de adsorción, es posible obtener compuestos estables de calcio y fósforo, conocidos como apatitas de calcio, los cuales presentan un potencial uso en la industria de fertilizantes o en la preparación de un biomaterial.
De acuerdo con Sebastián Pérez, la idea es transformar el carbonato de calcio en hidróxido del mismo, componente más activo en la remoción de fosfatos; sin embargo, se debe tomar en cuenta que la combinación de la cáscara de huevo con fibra de palma se debe moler, mezclar y tratar térmicamente para obtener el biocompuesto que contiene varias sustancias derivadas de la composición química de los dos residuos empleados.
El tratamiento térmico usa una atmósfera inerte empleando nitrógeno, que permite al material final contener una cantidad de carbono considerable; la interacción del carbono con el hidróxido de calcio le proporciona mejores propiedades, como disponibilidad del calcio para la adsorción de fosfatos.
La obtención del biocompuesto rico en hidróxido de calcio se consiguió a una temperatura de 600 grados centígrados (considerando que la reportada en la literatura es 800), esto es importante porque permite obtener materiales con alta actividad para recuperación de fosfatos a menor temperatura, que implica ahorro en energía y disminución en el desgaste de los reactores.
La composición final obtenida en el biocompuesto dependerá de la proporción de la cáscara de huevo y de la fibra de palma, se puede obtener hasta un 50 por ciento de rendimiento del material adsorbente, es decir, se generan 0.5 gramos de biocompuesto por un kilo de esa mezcla; ya se trabaja en la producción a mayor escala y se pasó de transformar 20 gramos a 20 kilos al día, reproduciendo las características físicoquímicas del material final.
El siguiente paso será escalar el proceso de adsorción con la instalación de columnas que contendrán el material por donde pasará el agua contaminada, para realizar una acción en continuo y obtener agua más limpia sin presencia de fosfatos.
Los investigadores coincidieron en señalar que el estudio también tiene el objetivo de dar continuidad a la colaboración del Cinvestav con la Universidad de Medellín para trabajar con otro tipo de biomasas como el sargazo, lirios acuáticos u otro tipo de vegetación considerada plaga, buscando darle valor agregado mediante un procesamiento térmico y continuar en la búsqueda de biomateriales para remediación ambiental.