Una tesis doctoral de la Universidad de Umeå muestra cómo biochars e hidrochars de biomasa agrícola pueden retirar fármacos, pesticidas y otros contaminantes orgánicos del agua.
Redactor: Luis Ortega
Editor: Karem Díaz S.
Los residuos agrícolas pueden pasar de ser un problema de manejo a convertirse en una herramienta para limpiar aguas contaminadas. Una tesis doctoral desarrollada en la Universidad de Umeå, en Suecia, demuestra que distintos materiales obtenidos a partir de biomasa agrícola pueden actuar como adsorbentes capaces de retener contaminantes orgánicos presentes en aguas residuales.
La investigación fue realizada por Brigitte Mukarunyana, del Departamento de Química de la Universidad de Umeå, y se centra en sistemas hídricos de Ruanda, donde la rápida urbanización, la actividad agrícola y la limitada infraestructura de tratamiento de aguas residuales contribuyen a una contaminación extendida.
Biomasa agrícola convertida en filtros
El trabajo estudia biochars e hidrochars, materiales ricos en carbono producidos a partir de biomasa como cáscaras de café, pulpa de café, madera y residuos de caña de azúcar. Estos materiales se obtienen mediante procesos termoquímicos como la pirólisis y la carbonización hidrotermal.
Su función principal es adsorber contaminantes, es decir, atraparlos y retenerlos en su superficie o dentro de sus poros microscópicos. En este caso, los materiales fueron evaluados frente a fármacos, pesticidas, polifenoles y otros compuestos orgánicos presentes en aguas reales.
El interés agrícola es evidente: los subproductos del campo pueden integrarse en una lógica de economía circular, donde los residuos dejan de ser desechos y pasan a formar parte de soluciones ambientales. Esta idea conecta con el aprovechamiento de residuos agrícolas transformados en biofertilizantes, una tendencia que busca reducir desperdicios y generar valor local.
Contaminantes en hospitales, ríos y zonas agrícolas
Las investigaciones de campo encontraron niveles elevados de contaminantes orgánicos tanto en aguas residuales hospitalarias como en ríos. En los efluentes hospitalarios, las concentraciones de fármacos alcanzaron 244.000 nanogramos por litro. En las muestras de río se detectaron más de 50 compuestos farmacéuticos, además de pesticidas y sustancias de origen vegetal.
El patrón de contaminación mostró diferencias territoriales. Las zonas urbanas estuvieron más asociadas a contaminación farmacéutica, mientras que las regiones rurales y agrícolas presentaron mayor presencia de pesticidas y compuestos orgánicos naturales.
Este punto resulta especialmente importante para el sector agropecuario, porque la calidad del agua condiciona la salud de los ecosistemas, la producción de alimentos y la seguridad de comunidades rurales. La presencia de pesticidas como contaminantes del agua ya forma parte de las discusiones regulatorias y ambientales en distintas regiones.
Resultados de remoción de contaminantes
Los ensayos con aguas residuales reales mostraron que los biochars e hidrochars pueden retirar entre 14% y 66% de los fármacos presentes, alrededor del 75% de los pesticidas y, en algunos casos, lograr la eliminación completa de compuestos específicos como polifenoles.
Bajo condiciones óptimas, algunos materiales alcanzaron eficiencias de remoción superiores al 90%. La eficacia dependió del tipo de biomasa utilizada, del proceso de producción y de las características físicas y químicas del material final.
La investigación no atribuye la remoción a un único mecanismo. Los contaminantes pueden quedar retenidos por interacciones químicas, atracción hidrofóbica y atrapamiento dentro de poros microscópicos. Por eso, la estructura del material, su superficie y su composición son decisivas.
Biochar, hidrochar y economía circular
El biochar se produce generalmente mediante pirólisis, un proceso en el que la biomasa se calienta con poco o ningún oxígeno. El hidrochar, en cambio, puede generarse mediante carbonización hidrotermal, una técnica que trabaja con biomasa húmeda bajo presión y temperatura.
Ambos materiales comparten una característica útil: convierten residuos orgánicos en estructuras carbonosas capaces de retener compuestos. En agricultura, el biochar ya es conocido por su potencial para mejorar suelos, retener nutrientes y almacenar carbono, como ocurre con el biochar agrícola en suelos tropicales.
La diferencia en esta tesis es el destino principal del material. En lugar de aplicarse al suelo como enmienda, se utiliza como herramienta de purificación de agua. Aun así, la base es la misma: transformar biomasa agrícola disponible localmente en un recurso útil para resolver problemas ambientales.
Menores costos y soluciones locales
Uno de los aportes más relevantes del estudio es su enfoque descentralizado. En regiones donde no existen sistemas centralizados de tratamiento o donde las instalaciones son insuficientes, producir materiales filtrantes a partir de residuos locales puede reducir costos y ampliar el acceso a tecnologías de saneamiento.
La propuesta no depende de importar materiales sofisticados, sino de aprovechar cáscaras de café, pulpa de café, residuos de madera o restos de caña de azúcar. Esto puede ser especialmente útil en países agrícolas con abundante biomasa residual y necesidades urgentes de tratamiento de aguas.
La reutilización segura del agua también es un tema creciente en la agricultura. En Europa, por ejemplo, el debate sobre aguas residuales regeneradas para riego agrícola refleja la necesidad de combinar tratamiento avanzado, reducción de microcontaminantes y protección de los ecosistemas.
Del residuo al material ambiental
La tesis de Mukarunyana muestra que los residuos agrícolas no solo pueden convertirse en compost, energía o bioinsumos. También pueden funcionar como materiales ambientales para proteger ríos, reducir contaminantes y mejorar la seguridad del agua.
El desarrollo de adsorbentes a partir de biomasa ya se explora en distintas líneas de investigación. Trabajos sobre cáscaras de pistacho, almendra y nuez como carbones activados muestran que la porosidad de los residuos agrícolas puede aprovecharse en aplicaciones ambientales y climáticas.
En este caso, el avance se orienta a aguas contaminadas con fármacos, pesticidas y compuestos orgánicos. El siguiente paso será escalar la producción de estos materiales, probarlos en sistemas reales y estudiar cómo integrarlos con métodos de tratamiento ya existentes.
Una vía útil para regiones agrícolas
La investigación defendida en la Universidad de Umeå ofrece una ruta concreta para regiones donde agricultura, contaminación hídrica e infraestructura limitada coinciden en el mismo territorio. El uso de biochars e hidrochars no elimina por sí solo la necesidad de mejores sistemas de saneamiento, pero puede aportar una herramienta local, flexible y basada en recursos disponibles.
Para el sector agropecuario, el mensaje es claro: los residuos del campo pueden tener un valor ambiental mucho mayor si se procesan con tecnologías adecuadas. La misma biomasa que suele tratarse como sobrante puede convertirse en filtro, adsorbente y parte de una estrategia de protección del agua.
Fuente(s) referenciales
Phys.org: Agricultural waste can be used to clean wastewater
