Los científicos de la Universidad Nacional de Australia (ANU) se están inspirando en las plantas para desarrollar nuevas técnicas para separar y extraer minerales, metales y nutrientes valiosos de las aguas residuales ricas en recursos.
por la Universidad Nacional de Australia
Los investigadores de ANU están adaptando los ‘mecanismos de separación de membranas’ de las plantas para que puedan integrarse en nuevas tecnologías de reciclaje de aguas residuales. Este enfoque ofrece una solución sostenible para ayudar a gestionar los recursos necesarios para la seguridad alimentaria, energética y hídrica del mundo al proporcionar una forma de recolectar, reciclar y reutilizar valiosos recursos de metales, minerales y nutrientes de los desechos líquidos.
La tecnología podría beneficiar a una variedad de industrias como la agricultura, la acuicultura, la desalinización, el reciclaje de baterías y la minería. También podría ayudar a las empresas a repensar su enfoque sobre cómo lidiar con los desechos al crear una forma de extraer valor de las aguas residuales. La investigación también tiene implicaciones para las áreas propensas a inundaciones y sequías en toda Australia.
Se estima que las aguas residuales globales contienen tres millones de toneladas métricas de fósforo, 16,6 millones de toneladas métricas de nitrógeno y 6,3 millones de toneladas métricas de potasio. La recuperación de estos nutrientes de las aguas residuales podría compensar el 13,4 % de la demanda agrícola mundial de estos recursos.
Las moléculas de amoníaco e hidrógeno , entre otras, que están incrustadas en las aguas residuales podrían proporcionar electricidad a 158 millones de hogares.
“Las aguas residuales del mundo contienen una gran cantidad de recursos que son increíblemente valiosos, pero solo en su forma pura. Un gran desafío que enfrentan los investigadores es descubrir cómo extraer de manera eficiente estos valiosos minerales, metales y nutrientes mientras conservan su pureza”, dijo el científico de plantas de ANU. Dijo la profesora asociada Caitlin Byrt.
“La industria minera australiana, por ejemplo, genera más de 500 millones de toneladas de desechos por año, y estos desechos son ricos en recursos como el cobre, el litio y el hierro. Pero por el momento, los desechos líquidos son solo un problema; no se pueden verter”. y no se puede usar. Es solo desperdicio a menos que cada recurso se pueda separar en una forma pura”.
“Este es particularmente el caso en el espacio de reciclaje de baterías; tiene esta enorme y rica fuente de litio dentro de las baterías agotadas, pero aún no podemos extraerlo o reutilizarlo de manera eficiente. La recolección de recursos de los desechos industriales y urbanos es un paso clave hacia la transición a una economía verde circular y a construir un futuro sostenible, así como a reducir nuestra huella de carbono”.
Los investigadores investigaron los mecanismos moleculares especializados que ayudan a las plantas a reconocer y separar diferentes moléculas de metales, minerales y nutrientes contenidas en el suelo, lo que les permite distinguir lo bueno de lo malo, un proceso biológico esencial necesario para su crecimiento y desarrollo.
“Recursos como el boro, el hierro, el litio y el fósforo se utilizan en tecnologías de baterías y las plantas son maestras en la separación de este tipo de recursos”, dijo el profesor asociado Byrt.
El amoníaco, un compuesto utilizado para crear fertilizantes y un material esencial en la producción de cultivos , es otro recurso clave que los científicos buscan extraer de las soluciones de desechos líquidos.
“Los costos de los fertilizantes se están disparando, lo que ejerce mucha presión sobre los agricultores australianos para poder pagar estos precios más altos y, sin embargo, estamos desperdiciando grandes proporciones de estas moléculas y eso está causando problemas ambientales”, dijo el profesor asociado Byrt.
“El amoníaco también es una molécula de almacenamiento crítica para los combustibles de hidrógeno. Por lo tanto, a medida que continuamos desarrollando industrias de combustible de hidrógeno, habrá un aumento en la demanda de amoníaco para su uso como molécula de almacenamiento, porque así es como la industria del combustible de hidrógeno podrá transportar el hidrógeno almacenado y, en última instancia, usarlo como una fuente potencial de combustible para alimentar automóviles y otras tecnologías”.
El profesor asociado Byrt dijo que los avances en la tecnología de separación de precisión también podrían ofrecer seguridad a las comunidades propensas a inundaciones y sequías en toda Australia al brindarles acceso portátil, seguro y confiable a agua potable limpia frente al empeoramiento de los fenómenos meteorológicos como resultado del cambio climático. .
“El agua limpia y la seguridad de los recursos de nutrientes sustentan la productividad agrícola. El desarrollo de tecnologías para gestionar de forma sostenible estos recursos es esencial para la seguridad alimentaria en Australia y en todo el mundo”, dijo.
La investigación se publica en New Phytologist .
Más información: Annamaria De Rosa et al, Separación de membrana molecular: las plantas inspiran nuevas tecnologías, New Phytologist (2023). DOI: 10.1111/nph.18762
