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Agencia TSS / Noticias UNSAM – El mate, ese compañero infaltable en los encuentros entre amigxs, durante las horas de estudio y también en el trabajo, no solo es sabroso y tiene propiedades antioxidantes y compuestos beneficiosos para la salud humana: también puede ser saludable para el ambiente. Por ejemplo, podría ser utilizado para purificar aguas contaminadas con metales pesados, como el cromo, un desecho industrial altamente contaminante que se utiliza en la producción de cueros, pinturas, acero y cemento, entre otras.

Investigadorxs del Laboratorio de Procesos Integrados de Análisis y Remediación Ambiental del Instituto de Investigación e Ingeniería Ambiental (3iA–EHyS) desarrollaron un modelo estadístico predictivo que les permitió determinar mezclas óptimas para eliminar el cromo del agua. Inicialmente trabajaron con arcillas y ahora están investigando nuevos preparados, más eficientes, con biopolímeros naturales.

 

“Buscamos que las concentraciones finales de cromo en el vertido de industrias que utilizan cromo 6 en sus procesos productivos sean aceptables por autoridades como ACUMAR en la cuenca del Río Matanza-Riachuelo”, explica Nicolás Arencibia, doctorando en Ciencia y Tecnología, especializado en química del agua, que investiga estos procesos desde hace más de cuatro años y es autor de varios trabajos científicos sobre la temática.

¿Cómo surgió la idea de investigar opciones de remediación con yerba mate?

Mi primer abordaje al tema fue tratar de encontrar un extracto de yerba, muy concentrado, que fuera lo más reductor posible de metales en agua. En ese momento, estudié el efecto de seis factores, de los cuales dos resultaron importantes. De ese trabajo surgió el primer paper publicado en mi doctorado, que detalla cuáles son las mejores condiciones para obtener un extracto de yerba mate lo más concentrado posible, usando un método de análisis que se llama de respuesta de superficie. Un método que usa estadística con diseño experimental y permite modelar matemáticamente los experimentos. O sea, es experimentación apoyada en estadística: de los experimentos salen modelos matemáticos con carácter predictivo.

¿Cómo obtienen el extracto concentrado de yerba?

El extracto es yerba con agua caliente, es casi un mate cocido. Aplicamos ultrasonido para acelerar el proceso y luego hacemos una doble filtración en serie, primero con un filtro de papel como los de café y luego con un filtro de laboratorio. Finalmente, eso se centrifuga para que precipiten todas las partículas que no fueron retenidas por los filtros. Lo que queda es como un mate cocido premium, que es el extracto líquido que luego se utiliza para remediar diferentes soluciones con cromo.

¿Y luego ese mate cocido premium se coloca en el agua contaminada y elimina la contaminación?

Sí, pero no es tan sencillo. Primero hay que determinar cuál es la menor cantidad de extracto requerida para remediar la cantidad de cromo deseada —en mi caso, para la investigación, pero a futuro podría ser para alguna industria—. Eso lo logramos luego de múltiples experimentos, con la ayuda del modelo predictivo que comentaba antes, que entre otras cosas permite modelar matemáticamente a qué pH trabajar, cuánto extracto agregar para utilizar la menor cantidad posible y obtener el resultado deseado.

Una vez determinada la solución óptima, ¿cómo actúa al entrar en contacto con el agua contaminada?

El cromo tiene dos estados de oxidación importantes: el cromo 6, que es cancerígeno y muy tóxico, y el cromo 3, que es menos tóxico. En general, todos los procesos de remediación de cromo consisten en reducirlo a cromo 3 para eliminarlo. En nuestro caso, diseñamos un procedimiento en dos etapas, que combina el uso de este extracto en condiciones óptimas con arcillas: la yerba reduce el cromo 6 y las arcillas absorben el cromo 3 resultante. De ese modo, luego se puede eliminar el contaminante quitando las arcillas. Es un proceso que demanda alrededor de 5 horas y media, y permite obtener efluentes en condiciones de ser vertidos.

 

¿Están pensando en el desarrollo de algún dispositivo para que esto pueda ser utilizado por las empresas que necesiten este tipo de soluciones?

Sí, ese es el objetivo final. De todos modos, hay que tener en cuenta el escalado, aunque los experimentos que estamos haciendo ya funcionan a nivel de laboratorio. Por eso, en caso de que alguien necesitara tratar efluentes, podría usar este método predictivo, que justamente es lo innovador de este trabajo, porque permite modelar el sistema para optimizar las cantidades y saber cuánto extracto de yerba utilizar y en qué condiciones óptimas hacerlo según cada caso. Hay que tener en cuenta que la yerba, si bien es un compuesto orgánico menos contaminante, también puede incidir en los ríos de alguna manera no deseada, como producir que crezcan más bacterias o algas.

¿Y con la arcilla pasa lo mismo?

Claro, el cromo 3 se le pega y eso se deposita en un sistema de decantación. Por eso es importante agregar la menor cantidad posible. De todos modos, la arcilla fue el primer material con el que trabajamos y tiene algunos inconvenientes que pueden hacerla poco atractiva para las industrias, como el tiempo de decantación, el proceso de filtración y las grandes cantidades de energía que requiere para ser filtrada. Por eso, ahora estamos trabajando con esferas de alginato, un biopolímero de origen natural, que se obtiene de algas, que capta el cromo 3 y forma unas esferitas que pueden ser retiradas con más facilidad.

Es decir que el alginato reemplazaría a la arcilla y con mejores prestaciones

Claro. Hicimos el mismo abordaje, encontramos un modelo y optimizamos las cantidades. Esta opción tiene ventajas comparativas con respecto a las arcillas, ya que puede ponerse adentro de un cartucho, por ejemplo, y que haya un flujo más fácil, rápido, sencillo y con menos costos energéticos.

Todos aspectos que pueden hacerlo más atractivo para un escalado industrial.

Exacto. Por eso creo que este desarrollo tiene más potencial. Desde el punto de vista industrial, dejar algo mucho tiempo para que decante y gastar energía levanta los costos, pero esto es realmente barato, no hay costos energéticos en bombas presurizadoras, por ejemplo, y se podría empezar con cartuchos armados con el alginato, por donde ingresa el líquido por un lado y, con una bombita común, que lo saca por el otro lado en condiciones para ser vertido.

¿En remediación siempre hay una especie de intercambio de contaminantes?

Sí. No hay una solución perfecta para la contaminación, siempre hay que dar algo y buscar que la situación global resultante llegue a un lugar mejor que el inicial, pero siempre hay otro tipo de contaminación que se incorpora para tratar de remediar algo. Por eso, este tipo de modelos predictivos se vuelven relevantes a la hora de pensar posibles soluciones que se adapten a cada entorno.