Desarrollan tecnología para la recuperación de fósforo en el agua
Por Carmen Báez
México, DF. 4 de octubre de 2015 (Agencia Informativa Conacyt).- Investigadores del Laboratorio de Hidrogeoquímica del Instituto Mexicano de Tecnología del Agua (IMTA) desarrollan una innovación que permitirá la recuperación de fósforo (P) de los cuerpos de agua, donde actualmente se desecha y descarga acumulándose en concentraciones contaminantes.
De acuerdo con la responsable del proyecto, Anne M. Hansen Hansen, las elevadas concentraciones de nutrientes como fósforo en cuerpos de agua generan condiciones de eutroficación y traen como consecuencia diversos problemas para la salud ecológica y humana, por ejemplo, el crecimiento excesivo de biomasa de macroalgas, pérdida de la diversidad de fauna, cambios de color, olor, turbiedad, por mencionar algunos.
En este contexto, la doctora en Ciencias del Mar con especialidad en Oceanografía Química destacó que la seguridad global hídrica y alimentaria depende del manejo sostenible de los nutrientes de este elemento, cuyas reservas se están agotando; por lo que tendrán que ser reemplazadas mediante su recuperación.
El proyecto, que nace derivado de la ejecución de trabajos en los que se encontró un porcentaje elevado de emisiones de fósforo en la cuenca hidrológica del río Verde en Jalisco, tiene como principal objetivo producir, caracterizar y optimizar una tecnología de hidróxidos de doble capa (HDC) para recuperar este elemento en las descargas, antes de que contamine los cuerpos de agua.
Los hidróxidos de doble capa, explicó la especialista, son materiales inorgánicos compuestos por dobles capas de cationes divalentes y trivalentes y aniones unidos entre las capas de la matriz, donde ocurre el intercambio iónico con fósforo, esto último permitirá recuperarlo de forma eficiente. En este momento, los investigadores trabajan en la producción y selección de HDC formados por diferentes cationes.
“A diferencia de absorbentes compuestos de óxidos de metales, que absorben fosfatos a pH más ácido, los HDC intercambian iónicamente con fósforo en un mayor intervalo de pH y su producción es de bajo costo. El fósforo puede recuperarse de los HDC mediante diferentes métodos, incluyendo elución con soluciones alcalinas o salinas”, detalló.
Un problema que debe resolverse
A decir de la especialista, el manejo del fósforo y el agua limpia es factor clave para alcanzar la seguridad hídrica y alimentaria, un tema de gran interés para el gobierno y la ciudadanía. Además, en la industria agrícola es uno de los principales fertilizantes empleados para la producción de alimentos, y en menor medida es utilizado en la producción de complementos alimenticios y fármacos.
“La producción anual de fósforo minado es de 20 millones de toneladas métricas, de las cuales 95 por ciento se utiliza en la agricultura y la producción de alimentos. Alrededor de 40 por ciento de este termina en cuerpos de agua debido a erosión de suelos y escurrimientos”, dijo.
Como resultado de lo anterior, los cuerpos de agua en México y en otras partes del mundo presentan concentraciones de fósforo superiores a los límites. Por lo que estimaciones científicas, indicó, prevén que para 2035 el consumo de fósforo sobrepasará la producción minera, y para el 2050, las reservas de este se habrán agotado. Lo anterior generará un grave problema de sustentabilidad alimenticia.
“Se ha reportado el aumento de 75 por ciento de las concentraciones de fósforo en sistemas de agua dulce en el mundo, con respecto a los niveles anteriores a la industrialización, mientras que las descargas de fósforo al océano han incrementado de 8 a 22 millones de toneladas métricas por año en el mismo periodo de tiempo”, expuso.
En un contexto nacional, indicó que en 2008 la Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (Semarnat) reportó que 35 por ciento de los cuerpos de agua monitoreados en México presentaba concentraciones de fósforo que favorecían la eutroficación y solo cinco por ciento cumplían con el límite máximo permisible que evitaba esta condición.
“Sin embargo, a esta fecha no se había medido fósforo en 60 por ciento de los cuerpos de agua de nuestro país, por lo que es posible que el problema sea diferente a lo anteriormente reportado”, añadió.
El papel de los compuestos de fósforo en las aguas naturales
De acuerdo con la también investigadora nivel II del Sistema Nacional de Investigadores (SNI), el fósforo es un elemento altamente reactivo. Uno de los procesos más importantes dentro del ciclo de fósforo en agua es la generación de biomasa, ya que este elemento participa en procesos de fijación y liberación de carbono en materia orgánica, tanto en el proceso de fotosíntesis como en el de respiración.
“A mayor concentración de fósforo en cuerpos de agua y bajo condiciones favorables de luz, tiende a producirse biomasa, cuyo crecimiento, respiración y degradación posterior a su muerte consumen oxígeno disuelto en el agua, causando condiciones de anoxia y problemas ambientales”, explicó.
Desde que inició el proyecto —a principios de este año— y hasta ahora, los investigadores cuentan con información suficiente para determinar cuál es el hidróxido de doble capa que presenta el mejor comportamiento para recuperar fósforo.
En una segunda etapa determinarán las características fisicoquímicas del HDC y buscarán generar información de su estructura para poder explicar los mecanismos que ocurren en el proceso. “Queremos desarrollar un modelo que describa el mecanismo de intercambio iónico y recuperación de fósforo que facilite la aplicación de la tecnología”, dijo.
Para la doctora Anne Hansen, quien desde hace 25 años desarrolla proyectos relacionados con la protección de cuerpos de agua y la generación de conocimiento de hidrogeoquímica, ingeniería y química ambiental, el fósforo recuperado de las descargas de agua podría ser usado nuevamente como fertilizante y así asegurar un abasto alternativo de este elemento.
“La aplicación de esta tecnología estará enfocada en industrias con interés de reciclar fósforo en los desechos y descargas que producen, así como en organismos gubernamentales y no gubernamentales y uniones de ganaderos. Es un proceso económicamente atractivo para el tratamiento de las descargas de agua, que les permita cumplir con la normatividad vigente”, concluyó.
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