|
|
|
Edgar
Onofre
|
Orizaba,
Ver.- Especialistas en medio ambiente de la Facultad de Ciencias
Químicas de la Universidad Veracruzana (UV) desarrollaron una
nueva tecnología para el tratamiento de aguas residuales que
permite realizar este procedimiento 100 veces más rápido
y eficaz que los procesos convencionales y, si así se requiere,
contar con plantas de tratamiento 100 veces más pequeñas.
Para dar una idea de las ventajas de este procedimiento, los investigadores
Eric Houbron y Elena Rustrián explicaron en términos
de velocidad la eficacia de los tratamientos de agua: “la tecnología
más simple (en que la naturaleza se encarga por sus propios
medio de purificar el agua) funcionaría a velocidad de 0.1.
Hace 30 años se desarrollaron tecnologías que podían
ir a velocidad de 1, diez veces más rápido.
Actualmente en México y el mundo adoptamos tecnologías
que pueden alcanzar velocidad de diez, mientras que el prototipo que
trabajamos puede hacerlo a velocidad de 100: esto significa mil veces
más rápido que al inicio del siglo o plantas mil veces
más pequeñas”.
Estudios de este tipo se realizan de manera simultánea en el
Laboratorio de Ingeniería Ambiental de la UV en Orizaba, en
la Universidad Autónoma Metropolitana (UAM-Iztapalapa) y en
Narbonne, Francia, cada uno con distintos tipos de aguas residuales
y distintas tecnologías (denominadas por los científicos
como soporte).
Mientras que la UAM estudia el tratamiento de aguas residuales urbanas
de baja intensidad con perlas de polietileno como soporte, en Francia
realizan estudios con aguas mucho más concentradas, como las
que provienen de la elaboración del vino, y un soporte denominado
exandosferas, que no son sino perlas de vidrio que contienen en su
interior una burbuja de aire.
Los expertos de la UV en Orizaba trabajaron tanto con las exandosferas
como con las perlas de polietileno en aguas agroindustriales, como
las que provienen de la fabricación de cerveza, para llegar
a los niveles de eficiencia referidos y, además, durante el
estudio encontraron que “si bien un proceso clásico elimina
únicamente el carbono de las aguas residuales, demostramos
que gracias a esta nueva tecnología podíamos hacer dos
acciones en un mismo reactor: eliminar el carbono y el nitrógeno”.
|
Múltiples
ventajas de la nueva tecnología |
En
materia de tratamiento de aguas residuales, “lo más simple
es tener una fosa séptica o una laguna donde se tira el agua
residual: con el tiempo, y a la vuelta de meses o años, el
agua está purificada. Son los procesos de la naturaleza, pero
son muy lentos y aleatorios. Con esta tecnología, pilotamos
y aumentamos la velocidad de eficiencia y mejoramos el contacto entre
las células y el gas generado por el proceso”. |
Eric
Houbron y Elena Rustrián. |
Según
explicaron Houbron y Rustrián, un sistema de tratamiento de
agua se finca en dos principios: descontaminar el agua y después
separar el agua tratada de las bacterias. “Entonces, un principio
de tratamiento es mezclar agua contaminada con bacterias: las bacterias
descontaminan el agua, son bacterias anaerobias (trabajan en ambientes
libres de aire) y su trabajo es transformar la materia orgánica
en biogás, metano y CO2. Gracias a una campana (un espacio
vacío dentro del reactor donde se realiza el proceso de purificación)
logramos captar el biogás, mientras se genera la sedimentación
que separa las bacterias del agua”. |
La
diferencia entre realizar un procedimiento de forma aerobia o anaerobia,
reside en que “los tratamientos aerobios, aunque son ligeramente
más sencillos de manejar, lo único que hacen es trasformar
lo que está inserto en el agua en otras células y al
final sólo transformaste el problema, ya no lo tienes en el
agua, sino tienes un montón de bacterias con las que no sabes
qué hacer”, mientras que en el caso de los anaerobios
las células que resultan al final del procedimiento se tratan
de CO2 y metano. |
Un
sistema de tratamiento de agua se finca en dos principios: descontaminar
el agua y después separar el agua tratada de las bacterias,
como se muestra en el reactor a escala de la gráfica. |
“Un
proceso anaerobio se trata de múltiples procesos bioquímicos
enlatados (es decir, encerrados y libres de contacto con el ambiente)
donde intervienen al menos siete grupos bacterianos diferentes, los
cuales forman cadenas de bacterias que se alimentan de lo que produce
la cadena bacteriana que la antecede y al final tienes como producto
30 por ciento de células (no aprovechables) o menos, y el resto
lo tienes en mezclas de células de CO2 o metano que se pueden
recuperar para combustión, calentar y puede generar energéticos
y usarlo como tal. En este sistema se hace muy eficiente ese flujo
de carbono y nitrógeno y permite que se generen cantidades
fuertes de metano”.
El proceso representa un obstáculo: el reactor donde se realiza
la purificación del agua es un tubo muy largo, una columna
a la que hay que inyectarle aire constantemente para que el soporte
(las exandosferas o las perlas de polietileno) se mantengan suspendidas
en el agua residual. |
No
obstante, Houbron y Rustrián sortearon el problema al usarlo
en condiciones anaerobias: “lo que haces es reinyectar el gas
que se produce durante el proceso, éste produce burbujas y
los gastos energéticos para operar el sistema se vienen abajo:
es una doble ventaja. Nuestro interés final es mineralizar
la materia orgánica: al inicio del procedimiento puedes tener
en el agua grasas, proteínas, carbohidratos, pero al final
vas a tener metano y CO2, el metano lo quemas y el CO2 se reintegra
a la atmósfera. Esto también tiene una doble ventaja:
el metano, que se dice es un enemigo de la capa de ozono y no se debe
liberar en la atmósfera, al inyectarse de vuelta al reactor,
nunca se libera”. |
De
aspecto parecido al de la arena de grano grueso y oscuro, las exandosferas
son diminutas esferas de vidrio con una burbuja de aire dentro y
permiten a las bacterias que intervienen en la purificación
desarrollar mejor su tarea. |
Una
ventaja adicional de la tecnología utilizada por los investigadores
es la relativa al soporte usado durante el procedimiento de purificación.
Las denominadas exandosferas son diminutas perlas de vidrio con una
burbuja de aire dentro y, envasadas para su transportación
en un recipiente, resultan muy parecidas a la arena de grano grueso
y oscuro.
La particularidad de su aspecto provocó que en la aduana de
Inglaterra, no hace mucho, ambos investigadores tuvieran que explicar
a las autoridades de qué se trataba la arena que transportaban.
Los soportes usados para el tratamiento de agua dependen del tipo
de procedimiento a seguir, si se trata de tratamientos aerobios y
anaerobios (clasificación determinada por las condiciones que
hay en el medio donde se realiza la purificación), “pero
otra manera de clasificarlos es a partir de cómo viven las
bacterias en ese medio, si pueden vivir libres o adheridas a un soporte”.
|
De acuerdo con los investigadores, “la ventaja de adherir las
bacterias a un soporte (como las exandosferas) es que se generan microecosistemas:
tienes un soporte que puede ser un grano de arena o una perla, las
bacterias se unen a él y se siguen uniendo hasta alcanzar una
cierta altura (dentro del reactor, muy cercano a la tapa superior)
donde ya no es posible vivir porque ya no puede haber difusión
de líquido y de gases”.
Las exandosferas permiten que, al final, las bacterias se ordenen
en capas concéntricas y regulares, de manera que la primera
población es completamente anaerobia, la siguiente menos anaerobia
y así, hasta llegar a una tolerante al oxígeno. En el
caso de los reactores donde las bacterias están libres, lo
común es que se establezcan a lo largo de la columna “y
no vas a tener tanta eficiencia del reactor como con esta tecnología”.
|
Competencia
científica en la arena de los grandes |
El
trabajo de investigación realizado por Houbron, Rustrián
y algunos estudiantes de licenciatura y maestría que colaboran
con ellos y a os quienes ambos se refieren desde ahora mismo como
investigadores, ha contado con el interés y apoyo de Francia,
aunque los propios investigadores se mantienen a la búsqueda
de fondos en el Conacyt, el Cosnet, e incluso, “en el bolsillo
propio”. |
La
investigación realizada por Houbron, Rustrián y algunos
estudiantes que colaboran con ellos, a los que ya se refieren como
investigadores, ha contado con el interés y apoyo de Francia.
|
A
decir de los especialistas, “buscamos demostrar antecedentes
de colaboración entre laboratorios de diferentes países
o diferentes instituciones, para poder competir en la arena de los
grandes, en los proyectos de la Comunidad Europea, donde hay dinero
mucho más fuerte”.
En este sentido, destacaron que tanto en un sistema innovador de tratamiento
de aguas como en otros proyectos científicos, “una vez
que muestras que es factible, cualquier industrial se interesa en
comprar o hacer la patente o celebrar un contrato en el que se establecen
las bases científicas del desarrollo tecnológico y ellos
lo dimensionan a escala real y lo operan”. |
Sin embargo, si bien existen muchos científicos con habilidades
empresariales, “cada uno su trabajo, somos profesores-investigadores,
debemos estar al límite del conocimiento y después enseñarlo.
No somos jefes de empresa, ése es otro trabajo”. |
Se
crean nuevos científicos y lazos con las empresas |
Para
Houbron y Rustrián, el proyecto que realizan reviste una importancia
adicional a la que tiene como desarrollo tecnológico: en el
transcurso de sus investigaciones se han formado tres maestros en
Ciencias, tres licenciados de la propia Facultad de Ciencias Químicas,
un ingeniero del Instituto Nacional de Ciencias Aplicadas de Toulouse,
Francia, dos doctores en Montepellier, Francia, y uno más en
el Instituto Tecnológico de Veracruz (ITV).
Además, los investigadores han establecido esquemas de vinculación
de tres tipos: uno con las industrias que tienen problemas con sus
aguas: “vamos, hacemos un balance de contaminación o
atacamos el problema que ellos han identificado.
Hemos intentado vincularnos con el Cusem (Centro Universitario de
Servicios a la Empresa), o el Fondo de Empresas de la UV, pero todavía
hay algo por hacer para que el investigador encuentre interesante
prestar sus servicios y no perder el 30 por ciento de lo que se obtiene”.
|
![](images/Dsc07606.gif)
Los mismos estudios y procedimientos realizados por los científicos
de la UV en laboratorio pueden ser efectuados a escala industrial.
|
El segundo esquema de vinculación lo han establecido con los
municipios “que nos llaman para avalar científicamente
las propuestas que les entregan en materia ambiental, como en los
casos de Ixtaczoquitlán, Fortín y Córdoba, donde
participamos para opinar y tener voz en las decisiones locales y regionales”.
Un tercer nicho de vinculación se da con las pequeñas
empresas e industrias “que a veces necesitan pruebas pequeñas
como de biodegradabilidad y limpieza de sus productos, a los que sometemos
a un análisis”. Para tal efecto, comentó Erick
Houbron, el primer paso de los investigadores es definir el problema
y analizar la composición del agua residual: “una vez
realizado esto, puedes imaginar una vía de tratamiento, pero
hay que saber primero si el producto es tratable o no”. |
En ese sentido, destaca el desarrollo de un prototipo automático
para realizar pruebas de biodegradabilidad, el cual arroja valores
importantes para la investigación y permite analizar mejor
el problema, pues permite determinar si el agua es biodegradable o
no, si es tratable por vía aerobia o anaerobia, luego de lo
cual se puede iniciar un diseño de ingeniería. “Para
cada problema existe su solución., para cada agua exige su
tipo de planta de tratamiento”, explicó. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|