UAQ diseña sistema para tratamiento y reúso de agua en el hogar
Por Israel Pérez Valencia
Santiago de Querétaro, Querétaro. 3 de septiembre de 2015 (Agencia Informativa Conacyt).- Profesores investigadores de la carrera de Nanotecnología de la Universidad Autónoma de Querétaro (UAQ) diseñaron un sistema para el tratamiento y reúso de agua, el cual será parte de un modelo de casa sustentable que se presentará en el Solar Decathlon Europe de este año en España.
El proyecto tiene como objetivo recuperar las aguas residuales que se generan usualmente en un hogar para que puedan ser reutilizadas en actividades de limpieza, baños y hasta el riego de jardines, hortalizas o árboles frutales. Está encabezado por los docentes investigadores de la Facultad de Ingeniería de la UAQ, Karen Esquivel Escalante, José Alberto Rodríguez, Carlos Guzmán Martínez y Eduardo Arturo Elizalde Peña.
Tratamiento del agua residual en tres procesos
Este sistema para el tratamiento y reúso del agua está estructurado en tres procesos a través de los cuales el vital líquido es sometido, que son anaerobio, fotocatálisis solar y filtraje. El profesor investigador José Alberto Rodríguez explicó en qué consiste el proceso anaerobio por el que es tratada el agua residual en este proyecto.
“El agua llega directamente al sistema, que puede ir enterrado o semienterrado dependiendo de las necesidades de la casa. La primera etapa consiste en un tratamiento anaerobio a base de microorganismos sin aire, lo cual lleva unos tiempos de retención hidráulica, es decir, si yo meto cinco litros, esos mismos deben de salir. Obviamente el dispositivo está diseñado para el número de personas que habitan en la casa. El porcentaje de remoción de contaminantes, en esta primera etapa, está entre 90 y 95 por ciento de sólidos suspendidos”, acotó.
Después, el agua residual pasa por un proceso llamado fotocatálisis solar, el cual estuvo a cargo de la doctora Karen Esquivel Escalante y del doctor Carlos Guzmán Martínez.
“Después del tratamiento biológico anaerobio entramos nosotros con un catalizador, es decir, un material que reacciona con la luz solar y genera un proceso de oxidación donde los agentes patógenos existentes en el agua llegan a morirse. Este material lo sintetizamos en el laboratorio a base de dióxido de titanio, lo modificamos con plata —para seguir el principio de la plata coloidal que se utiliza para desinfección en los hogares—, se hace pasar el agua y se ilumina con luz solar durante cuatro horas”, apuntó Esquivel Escalante.
En ese sentido, Guzmán Martínez destacó que el sistema donde se coloca el material para la fotocatálisis solar está elaborado con materiales reciclables.
“Nosotros propusimos utilizar botellas de tereftalato de polietileno (PET, por sus siglas en inglés) para nuestro sistema de reacción; colocamos el material catalítico en una superficie elaborada también de este material. Nos decidimos por el PET porque es muy fácil de adquirir y manipular. Tiene sus inconvenientes, por ejemplo, como nuestro catalizador funciona 
con luz solar tiende a quemarse después de cierto tiempo; sin embargo, es fácil de reemplazar, a diferencia de si hubiéramos empleado vidrio, que además de ser caro es más frágil”, explicó.
La vida útil de este material, de acuerdo con Esquivel Escalante, es de aproximadamente cinco a seis ciclos. Después de la fotocatálisis solar, el agua, que todavía cuenta con residuos de grasa, aceite y natales, pasa al proceso de filtraje diseñado por el investigador Eduardo Arturo Elizalde Peña.
“El filtro lo elaboramos con quitosano, que es un polímero de origen natural, el cual mezclamos con alcohol polivinílico. Esta fórmula nos confiere cierta estabilidad mecánica; entra en forma de esferas, se empaqueta el filtro en capas dejando el material en medio, hacemos pasar el agua por arena, tezontle, el material, de nuevo tezontle y arena, lo que ayuda a que la grasa quede atrapada junto con los metales bivalentes y polivalentes que pudieran permanecer en el agua, porque el quitosano tiene la propiedad de ser quelante, es decir, abre y cierra su estructura dependiendo de los iones que existan”, explicó.
El proyecto de Casa Solar
Los investigadores de la UAQ puntualizaron que el apoyo recibido para este proyecto provino de los fondos internos del área de posgrado de la Facultad de Ingeniería, para que la institución pueda participar en el proyecto Casa Solar que representará a la Universidad Autónoma de Querétaro en el Solar Decathlon Europe.
“La idea surge por iniciativa del doctor Jorge Adán Sánchez Reséndiz, de la carrera de Arquitectura, quien realizó sus estudios de posgrado en España y por ello tuvo contacto con el Solar Decathlon Europe. Se presentó la convocatoria a toda la universidad para el diseño de casa, de los que se seleccionaron nueve proyectos de trabajo con especialistas en las áreas de Automatización, Nanotecnología, Arquitectura y Diseño Industrial para atender cada uno de los aspectos que hagan sustentable la casa", comentó Elizalde Peña.
Pintura para mejorar la calidad del aire
De los nueve proyectos que componen el modelo de Casa Solar que representará a la UAQ en España, dos de ellos los trabajan profesores investigadores de Nanotecnología. El segundo es una pintura autolimpiable que además permite mantener la calidad del aire dentro del hogar, de acuerdo con la doctora Esquivel Escalante.
“La misma tecnología que diseñamos en el agua se utiliza para limpiar el aire. Estamos generando un recubrimiento que posteriormente será una pintura, donde la calidad del aire dentro del hogar será adecuada, es decir, si alguien está enfermo o entra alguien con problemas respiratorios, esos microorganismos no pasan a alguien más porque se quedan pegados en las paredes y ahí mismo se eliminan”, detalló.
El modelo de casa sustentable que presentará la UAQ en el Solar Decathlon Europe está pensado para que funcione con energía solar, que tenga el recubrimiento para mejorar la calidad de aire dentro y fuera del hogar, el sistema de reúso del agua, una estructura modular para que pueda transportarse y un sistema de iluminación inteligente.
Además de su participación en el Solar Decathlon Europe, el proyecto de la Casa Solar tiene el propósito de ofrecer una alternativa de hogar autosustentable para comunidades con problemas de abastecimiento de agua.
“La idea es replicar el modelo de Casa Solar en alguna colonia o en algún asentamiento urbano o suburbano, donde se puedan crear hogares donde no se necesite tanto cableado eléctrico para abastecerlos de energía, donde el agua sea reutilizable, que requiera un mínimo de focos para alumbrarse de acuerdo a la orientación del terreno, entre otros detalles", precisó Elizalde Peña.
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