Un equipo de investigación de la Universidad de Cádiz, España, comprobó que se puede utilizar la biomasa procedente de residuos agroalimentarios, especialmente los provenientes de la industria vitivinícola, para la captación de minerales nocivos presentes en sistemas acuosos residuales, sin necesidad de procesos complejos ni de utilizar otros aditivos. Los datos obtenidos en los ensayos comprobaron que se logran rendimientos de hasta el 90% en la eliminación de plomo, el 60% de cadmio y un 40% de níquel y cobalto.
En los últimos años ha habido un especial interés por encontrar aplicaciones y metodologías para dar valor a los residuos agroalimentarios. Al ser sustancias de desecho con poco interés en el mercado, el costo de su uso en cualquier campo será bajo. En general, las características de los residuos agroalimentarios son numerosas y dependen de la materia prima y de su proceso de generación; sin embargo, todos comparten una característica principal, que es su alto contenido de materia orgánica. La celulosa, la hemicelulosa y la lignina se encuentran entre sus principales constituyentes, aunque en diferentes proporciones, presentando los grupos hidroxilo, carbonilo y carboxilo como principales grupos funcionales.
Al respecto, un equipo de investigación de la Universidad de Cádiz, España, ha confirmado la capacidad de ciertos residuos agrícolas, como los de la uva, para la absorción de metales en aguas. Concretamente, proponen el uso de restos de esta fruta, las vainas de algarroba y haba, así como tallos de brócoli, entre otros, por su alto rendimiento como absorbentes y ser subproductos de bajo aprovechamiento.
El tratamiento de efluentes industriales es un proceso laborioso debido a la gran variabilidad de sustancias que pueden contener las aguas residuales (componentes orgánicos o inorgánicos, sustancias extremamente ácidas o básicas, compuestos volátiles, etcétera). Al mismo tiempo, estos procesos de tratamiento deben ser compatibles con las necesidades y viabilidad económica de la industria, que es la que cubre el tratamiento en la mayoría de los casos. Los principales contaminantes se pueden clasificar en los de origen orgánico, como los hidrocarburos y los pesticidas, y los de carácter inorgánico, como los metales pesados, caracterizados por una densidad superior a 5 g·cm−3.
Hoy en día, los métodos más comunes para eliminar estos elementos de las aguas residuales son la precipitación química, la coagulación, la extracción por solventes, la electrólisis, la separación por membranas, el intercambio iónico y las técnicas de sorción. Algunas de estas técnicas pueden ser onerosas debido a los altos costos operativos y los requisitos de energía. Así, las pequeñas industrias no tienen acceso a estos procesos y generalmente optan por descargar sus aguas en fosas sépticas comunes o incluso en pozos profundos.
El uso de residuos agroalimentarios puede representar una alternativa más económica y sencilla de implementar, tal y como muestran los expertos en el artículo «Potential Use of Low-Cost Agri-Food Waste as Biosorbents for the Removal of Cd(II), Co(II), Ni(II) and Pb(II) from Aqueous Solutions» publicado en la revista Separations.
El equipo de investigación de la Universidad de Cádiz está conformado por Lorena Sánchez Ponce, Margarita Díaz de Alba, María José Casanueva Marenco, Jesús Gestoso Rojas, Marta Ortega Iguña, María Dolores Galindo Riaño y María Dolores Granado Castro.
Los datos obtenidos en los ensayos indican que se logran rendimientos de hasta el 90% en la eliminación de plomo, el 60% de cadmio y un 40% de níquel y cobalto con el uso de vainas de haba y algarrobo, tallo de brócoli y semillas de uva. “En una zona como Cádiz, los residuos de la industria vitivinícola suponen una fuente importante de biomasa inerte que se podría utilizar para la depuración de aguas con un costo muy bajo y con métodos más sostenibles con el medio ambiente”, indica la investigadora de la Universidad de Cádiz María Dolores Galindo, coautora del artículo.
Los expertos ponen así en valor el uso de residuos agroalimentarios, frecuentemente desechados, para la remediación de aguas. Su caracterización físico-química amplía el uso en distintos ámbitos en los que se requieran materiales con alta capacidad de absorción de estos metales, como puede ser la creación de sustratos para el enriquecimiento de suelos o en las industrias cosmética o farmacéutica.
“En una zona como Cádiz, los residuos de la industria vinícola suponen una fuente importante de biomasa inerte que se podría utilizar para la depuración de aguas con un costo muy bajo y con métodos más sostenibles con el medioambiente”
María Dolores Galindo, investigadora de la Universidad de Cádiz
Cualidades absorbentes
El equipo de investigación RNM 236-Geoquímica marina de la Universidad de Cádiz, ha estudiado concretamente la capacidad de absorción de metales pesados por biomasa preparada a partir de semilla de uva, orujo de uva, semilla de níspero, tallo de brócoli calabrés, vaina de algarroba y de haba, cáscara de naranja amarga, kumquat, pulpa de naranja y de plátano de Canarias.
Tras obtener resultados similares en las propiedades absorbentes de metales, los investigadores proponen como los más idóneos la biomasa de semilla de uva, tallo de brócoli, vaina de algarrobo y cáscara de naranja amarga. Como la cáscara de naranja ya tiene otros usos en el mercado, la recomendación de los expertos es priorizar el uso de los residuos que tengan menor utilidad.
El proceso para utilizar esta biomasa como remediadora de contaminación en aguas se presenta simple según afirma la investigadora. Consiste en la preparación previa de los residuos mediante su secado, triturado y tamizado. Una vez obtenida la biomasa inerte, se adiciona a la masa de agua contaminada. El sustrato añadido absorbe los metales del agua sin necesidad, en la mayoría de los casos, de ningún otro aditivo.
Actualmente, están estudiando otros residuos, como los procedentes de algas que se suelen recoger de las playas durante su limpieza o residuos de jardinería producidos en el desbroce, como ocurre en la eliminación de jaramagos. “Trabajar por una economía circular en la que avancemos hacia una cultura de residuo cero, es uno de los objetivos que la ciencia, en general, y nuestro equipo, en particular, perseguimos”, concluye la investigadora.
El estudio se ha financiado mediante los fondos destinados al grupo de investigación «RNM 236-Geoquímica marina», del cual la profesora Galindo es la investigadora principal, y del programa de «Fomento e Impulso de la Investigación y de la Transferencia, PR2020-013» de la Universidad de Cádiz.
Fuentes: Universidad de Cádiz, España y revista Separations
