Investigadores de la Universidad Autónoma Metropolitana (UAM), encabezados por la doctora Judith Cardoso Martínez, profesora del Departamento de Física de la Unidad Iztapalapa, desarrollan técnicas fisicoquímicas con base en materiales poliméricos y métodos electroquímicos para la remoción de metales en aguas residuales.
De acuerdo con la académica, esos productos están presentes no sólo en líquidos de desecho, sino también en superficiales, lo que representa un problema de salud grave para la población de México, ya que es sabido que algunos pueden generar irritación en la piel, males estomacales e incluso cáncer, según el tipo y el tiempo de contacto con la persona.
En los casos de ingesta es posible que se bioacumulen en el organismo y alcancen concentraciones más elevadas a las permitidas por las normas nacionales e internacionales. Tal es el caso del cromo (Cr) VI y el arsénico (As) V, con los cuales el equipo de científicos de la UAM experimenta en el laboratorio y cuyo potencial cancerígeno está demostrado, así como su capacidad de daño en riñones o hígado, entre otros órganos.
La contaminación del agua residual por Cr (VI) es de especial interés para la Secretaría del Medio Ambiente y Recursos Naturales (Semarnat) y la Comisión Nacional del Agua, ya que la afectación de las fuentes hídricas por este metal es de origen antropogénico, principalmente de los desechos industriales descargados a las alcantarillas, un procedimiento que las empresas pueden realizar si respetan los límites permisibles de cromo que, de acuerdo con los parámetros establecidos en la norma oficial NOM-002-Semarnat-1996, es de 0.75 partes por millón (ppm), en promedio al día.
Dichos compuestos se han encontrado en concentraciones diferentes, tanto en las de desecho como en superficiales y purificadas, por lo que es fundamental determinar las acumulaciones para establecer qué tanto rebasan las normas: NOM-001-Semarnat-1996, NOM-201-SSA1-2015 y NOM-127-SSA1-1994, que consideran las cantidades máximas en descargas a los cuerpos de agua: cromo total: 1-1.5 ppm y arsénico: 0.1-0.4 ppm; potable: cromo total: 0.05 ppm y arsénico: 0.05 ppm, y purificada: cromo total: 0.05 ppm y arsénico: 0.01 ppm.
También resulta primordial crear estrategias de remoción para el recurso purificado, que registra presencia de ambos metales en varias veces los valores fijados, de acuerdo con estudios preliminares, puntualizó la docente.
El trabajo de la profesora con sus alumnos consiste en el diseño de técnicas basadas en el uso de materiales poliméricos, conocidos también como resinas de intercambio iónico que tienen la capacidad de adsorber o captar metales, por lo que al utilizarlos “estamos enfocándonos en la remoción de Cr (VI) y As (V), compuestos hallados en aguas residuales, potable y purificadas”.
El Cr (VI) se ha detectado en las de desecho, derivado de actividades industriales del cromado, la curtiduría y la minería, además de “acumulaciones altas de cromo”; el arsénico es de origen natural, empero, cuando se extrae líquido de pozos a profundidades cada vez mayores, sobre todo en zonas semiáridas del norte de México, los niveles de ese compuesto aumentan de manera notoria, por ejemplo, en algunas zonas de La Laguna, Coahuila, y en San Luis Potosí.
La Universidad Autónoma de San Luis Potosí ha examinado sitios específicos, entre ellos Matehuala, donde una mina que ya no funciona provocó filtraciones que continúan llegando a los mantos acuíferos y luego suben a la superficie; ahí se ha localizado el metal en cantidades extraordinarias, de entre 12 y hasta 150 partes por millón, mucho más de lo que señalan los estándares nacional y global, indicó Cardoso Martínez.
En este contexto, el grupo universitario tiene como finalidad principal identificar metodologías eficientes, económicas, limpias y que contribuyan a disponer de normas precisas respecto de las concentraciones de metales. Para lograrlo, se dedica a sintetizar resinas de intercambio iónico, de escaso desarrollo en México y prácticamente todas las empleadas en procesos de tratamiento del recurso son importadas, por lo que “la idea es producir una tecnología a partir de la cual podamos generar este tipo de materiales”.
Esas resinas adsorben los elementos químicos y “de una solución diluida podemos concentrarla”; aunque hay otras técnicas que los eliminarían “queremos enfocarnos en la utilización de aquellas macroporosas hiperentrecruzadas, que funcionan con grupos sulfobetaínicos, así como en las de impresión molecular“.
Las resinas están hechas de compuestos orgánicos, en este caso de origen sintético, los cuales provienen de vinilbenceno, “un entrecruzante de las cadenas”, y de vinilpiridina, “un grupo en el que podemos hacerlas funcionar para interaccionar con estos metales”, informó.
Con un tamaño específico –a partir de una técnica determinada– “podemos crear los materiales óptimos para la remoción”, ya que el empleo de estos métodos es muy amplio en el mundo porque está demostrada su capacidad de reúso y, por ende, su factibilidad económica.
“Estamos elaborando un mecanismo –con estas resinas y un método electroquímico conocido como electrodesionización– que nos facilita reaprovecharlas porque se regeneran in situ, es decir, no es necesario adicionar algún químico –como sucede con el hidróxido de sodio, el ácido clorhídrico o el cloruro de sodio– que por lo general se requiere para reproducirlas”.
Por la vía electroquímica es posible reconstituir las resinas, así que se trata de un sistema continuo de concentración de los contaminantes para posteriormente darles un tratamiento, lo cual es más conveniente que manejar el agua en forma directa, resaltó la doctora Cardoso Martínez.
Liliana Mejía Marín, alumna de la Licenciatura en Ingeniería Química, explicó que una parte destacada del proyecto es probar las resinas sintetizadas para establecer el porcentaje de remoción de los metales, ya que cada una posee características diferentes y, por tanto, no será la misma cantidad sustraída, ante lo cual se hacen cinéticas e isotermas de adsorción, es decir, se pone en contacto fluido que contenga cromo con la resina durante un determinado tiempo para su análisis posterior, lo que permitirá observar cuánto cromo logra quitarse.
Las resinas de impresión molecular han presentado remociones máximas de 200 ppm para el cromo (VI), arrojando así los mejores resultados. Mediante la electrodesionización y las resinas macroporosas se ha eliminado por completo de una solución de 15 ppm el As (V). Este proyecto ha sido financiado por el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología y la Secretaría de Educación, Ciencia, Tecnología e Innovación de la Ciudad de México, precisó la doctora Cardoso Martínez.
