Investigadores de la Universidad de Washington en San Luis desarrollaron una tecnología basada en hidrogel mineral capaz de extraer nutrientes de las aguas residuales y reutilizarlos como fertilizantes agrícolas o materias primas para biorrefinerías. Esta innovación surge en respuesta al problema del exceso de nutrientes, que genera floraciones de algas nocivas con consecuencias ambientales y económicas graves.
El equipo, liderado por Young-Shin Jun, profesor de ingeniería energética, ambiental y química, y Minkyoung Jung, estudiante de doctorado, diseñó compuestos de hidrogel que incorporan semillas minerales de estruvita y fosfato de calcio a escala nanométrica. Estos compuestos permiten la eliminación eficiente de amonio y fosfato, reduciendo su presencia en el agua hasta en un 60% y un 91%, respectivamente.
Los resultados de la investigación fueron publicados el 29 de mayo en la revista Environmental Science & Technology, dentro del número especial «Avanzando en una economía circular». Esta publicación resalta la importancia de transformar desechos en recursos reutilizables, en sintonía con los principios de sostenibilidad.
Jun explicó: «Diseñamos estos compuestos de hidrogel para recuperar amoníaco y fosfato, nutrientes esenciales cuya sobreabundancia provoca la proliferación de algas». Agregó que «la síntesis de amoníaco consume mucha energía, y los recursos de fósforo están disminuyendo. Nuestros compuestos de hidrogel mineral nos permiten extraer estos nutrientes de las aguas residuales y reutilizarlos como fertilizantes y materia prima para biorrefinerías».
El proceso se basa en la nucleación de nanopartículas, una técnica similar a la formación de cristales de azúcar en la preparación de caramelo de roca. Para ello, el equipo incorporó semillas minerales ultrapequeñas al hidrogel. Estas semillas, compuestas por estruvita y fosfato de calcio, atraen los nutrientes, provocando un aumento del tamaño del hidrogel de 6,12 a 14,8 nanómetros durante el proceso de absorción.
Esta tecnología resuelve tres retos principales de los métodos tradicionales de tratamiento: baja eficiencia en la recolección de nutrientes, desequilibrio en la eliminación de amoníaco y fosfato, y variabilidad de resultados en distintos tipos de aguas residuales. El método del hidrogel permite mantener una eficiencia constante incluso en condiciones hídricas complejas, alcanzando niveles muy bajos de nutrientes residuales.
Jun también subrayó la escalabilidad del proceso. Las primeras pruebas se realizaron con hasta 20 litros de fluido, y actualmente se están desarrollando estudios con volúmenes de hasta 200 litros. «Esto demuestra el potencial de aplicación práctica de nuestra investigación científica fundamental, mostrando una vía viable desde el laboratorio hasta la tecnología cotidiana», afirmó. Añadió que el proyecto representa un avance en la ingeniería ambiental al convertir un desecho en un recurso valioso.
El informe refuerza el potencial de esta tecnología al considerar su capacidad para evitar floraciones de algas, que según datos de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica de EE. UU., generan pérdidas económicas anuales de entre 33,9 y 81,6 millones de dólares en zonas costeras estadounidenses.
NotiPress/Brenda Rodríguez
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