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El biocarbón de los productos de desecho agrícola puede adsorber contaminantes en las aguas residuales

El biocarbón de los productos de desecho agrícola puede adsorber contaminantes en las aguas residuales
La investigadora principal Marlena Ndoun, estudiante de doctorado en el Departamento de Ingeniería Agrícola y Biológica de Penn State, toma muestras de agua en Spring Creek, en el centro de Pensilvania, en busca de contaminantes emergentes. Crédito: Universidad Estatal de Pensilvania

El biocarbón, una sustancia similar al carbón vegetal elaborada principalmente a partir de productos de desecho agrícolas, es prometedora para eliminar los contaminantes emergentes, como los productos farmacéuticos, de las aguas residuales tratadas.


por Jeff Mulhollem, Universidad Estatal de Pensilvania


Esa es la conclusión de un equipo de investigadores que realizó un estudio novedoso que evaluó y comparó la capacidad del biocarbón derivado de dos materiales agrícolas sobrantes comunes, desechos de desmotadora de algodón y bagazo de guayule, para adsorber tres compuestos farmacéuticos comunes de una solución acuosa. En la adsorción, un material, como un compuesto farmacéutico, se adhiere a la superficie de otro, como la partícula sólida de biocarbón. Por el contrario, en la absorción, un material se lleva internamente a otro; por ejemplo, una esponja absorbe agua.

Guayule, un arbusto que crece en el árido suroeste, proporcionó los desechos para uno de los biocarros probados en la investigación. Más propiamente llamado Parthenium argentatum, se ha cultivado como fuente de caucho y látex. La planta se corta al suelo y se machacan sus ramas para extraer el látex. El residuo seco, pulposo y fibroso que queda después de triturar los tallos para extraer el látex se llama bagazo.

Los resultados son importantes, según el investigador Herschel Elliott, profesor de ingeniería agrícola y biológica en Penn State, Facultad de Ciencias Agrícolas, porque demuestran el potencial del biocarbón elaborado a partir de abundantes desechos agrícolas, que de otro modo deben eliminarse, para que sirva como un bajo – Tratamiento adicional de coste para la reducción de contaminantes en aguas residuales tratadas utilizadas para riego.

«La mayoría de las plantas de tratamiento de aguas residuales actualmente no están equipadas para eliminar los contaminantes emergentes, como los productos farmacéuticos, y si esos compuestos tóxicos pueden eliminarse mediante biocarros, las aguas residuales pueden reciclarse en los sistemas de riego», dijo. «Esa reutilización beneficiosa es fundamental en regiones como el suroeste de Estados Unidos, donde la falta de agua dificulta la producción de cultivos».

Los compuestos farmacéuticos utilizados en el estudio para probar si los biocarros los absorberían de la solución acuosa fueron: sulfapiridina, un medicamento antibacteriano que ya no se receta para el tratamiento de infecciones en humanos pero que se usa comúnmente en medicina veterinaria; docusato, ampliamente utilizado en medicamentos como laxante y ablandador de heces; y eritromicina, un antibiótico que se usa para tratar infecciones y acné.

Los resultados, publicados hoy (16 de noviembre) en Biochar, sugieren que los biocarros hechos de materiales de desecho agrícolas podrían actuar como adsorbentes efectivos para eliminar los productos farmacéuticos del agua recuperada antes del riego. Sin embargo, el biocarbón derivado de los desechos de la desmotadora de algodón era mucho más eficiente.

En la investigación, adsorbió el 98% del docusato, el 74% de la eritromicina y el 70% de la sulfapiridina en solución acuosa. En comparación, el biocarbón derivado del bagazo de guayule adsorbió el 50% del docusato, el 50% de la eritromicina y solo el 5% de la sulfapiridina.

La investigación reveló que un aumento de temperatura, de aproximadamente 650 a aproximadamente 1300 grados F en el proceso de pirólisis sin oxígeno utilizado para convertir los materiales de desecho agrícola en biocarros, resultó en una capacidad mucho mayor para adsorber los compuestos farmacéuticos.

«La parte más innovadora de la investigación fue el uso del bagazo de guayule porque no ha habido estudios previos sobre el uso de ese material para producir biocarbón para la eliminación de contaminantes emergentes», dijo la investigadora principal Marlene Ndoun, estudiante de doctorado en el Departamento de Penn State. de Ingeniería Agrícola y Biológica. «Lo mismo ocurre con los desechos de la desmotadora de algodón: se han realizado investigaciones sobre posibles formas de eliminar otros contaminantes, pero este es el primer estudio que utiliza los desechos de la desmotadora de algodón específicamente para eliminar los productos farmacéuticos del agua».

Para Ndoun, la investigación es más que teórica. Dijo que quiere ampliar la tecnología y marcar la diferencia en el mundo. Debido a que los desechos de la desmotadora de algodón están ampliamente disponibles, incluso en las regiones más pobres, ella cree que es prometedora como fuente de biocarbón para descontaminar el agua.

«Soy originaria de Camerún, y la razón por la que estoy aquí es porque estoy buscando formas de filtrar el agua en comunidades con recursos limitados, como donde crecí», dijo. «Creemos que si esto pudiera ampliarse, sería ideal para su uso en países del África subsahariana, donde la gente no tiene acceso a equipos sofisticados para purificar el agua».

El siguiente paso, explicó Ndoun, sería desarrollar una mezcla de material biocarbón capaz de adsorber una amplia gama de contaminantes del agua.

«Más allá de eliminar los contaminantes emergentes como los productos farmacéuticos, estoy interesado en mezclar materiales de biocarbón para que tengamos filtros de bajo costo capaces de eliminar los contaminantes típicos que encontramos en el agua , como las bacterias y la materia orgánica», dijo Ndoun.


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