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¿Cómo un tratamiento basado en microalgas puede eliminar fármacos en agua residuales en Cali?

Este artículo apareció originalmente en el sitio web de la Facultad de Ingeniería (Universidad del Valle) aquí y fue reproducido con permiso. Su autor es Andrew James Wight (NCC-FI/Univalle).


Facultad de ingeniería Univalle
Créditos: Eliana Jiménez

Investigadores de la Facultad de Ingeniería de la Universidad del Valle (Univalle) evaluaron un proceso electroquímico acoplado a microalgas para reducir la concentración de compuestos farmacéuticos presentes en el agua residual de Cali.


Un estudio mundial reveló recientemente contaminantes farmacéuticos como el paracetamol, el diclofenaco y el ibuprofeno en 258 ríos del mundo y que los mayores impactos se daban en los países de renta baja y media (PRM).


En la sede Meléndez de la Universidad del Valle, Eliana Marcela Jimenez Bambague, una investigadora doctoral quien trabaja bajo la supervisión del profesor Carlos Madera (ECCA) y el profesor Fiderman Machuca Martinez (GOAX) evaluó el prototipo que combina una laguna algal con un proceso de electrooxidación para la eliminación de compuestos farmacéuticos.


En septiembre de 2020, en la publicación “High-rate algal pond for removal of pharmaceutical compounds from urban domestic wastewater under tropical conditions. Case study: Santiago de Cali, Colombia” que salió en la revista científica Water Science and Technology, Jiménez encontró que las eficiencias de eliminación fueron altas (más que 70%) para el ácido fenofíbrico, el ibuprofeno y el paracetamol.


A escala piloto, la planta recibe el efluente de agua residual real proveniente de la planta de tratamiento de aguas residuales de Cañaveralejo de Cali (Colombia), entra a la laguna donde un cultivo mixto de microalgas, bacterias y luz solar pueden comenzar a degradar los contaminantes.


Para asegurar la degradación, las aguas pasan posteriormente por un proceso llamado Electro-Fenton que utiliza radicales hidroxilos para oxidar contaminantes, especialmente los que no se degradan fácilmente en las plantas convencionales de tratamiento de aguas residuales.


“Utilizando el tratamiento acoplado se incrementan las eficiencias de remoción que se obtuvieron cuando se evaluó la laguna de microalgas sola y es posible reducir los costos de operación del proceso de Electro-Fenton, esto teniendo en cuenta que una de las limitaciones que tiene este proceso es el costo por el consumo de energía eléctrica”, explicó Jiménez.


Investigadores Facultad de Ingeniería Univalle
Foto: Cultivo mixto de Microalgas en el tratamiento acoplado (En Verde) Créditos: Eliana Jiménez
 

La Investigación

A nivel mundial, hay muchos estudios sobre el efecto que podrían tener contaminantes farmacéuticos, pero también sobre las estrategias para reducir el daño medioambiental, eliminándolos de las aguas residuales.


En Colombia se han reportado estudios en Bogotá, Medellín, Cali, Florencia y Tumaco, siendo las aguas residuales domésticas y hospitalarias las principales fuentes de descarga.


Según un estudio de 2020, los invertebrados desempeñan un papel crucial en el funcionamiento del ecosistema, por lo que puede haber consecuencias peligrosas para toda la cadena trófica de agua dulce, a causa del paracetamol, el diclofenaco y el ibuprofeno, entre otros.


El profesor Fiderman Machuca Martínez, del Grupo de Investigación de Procesos Avanzado de Oxidación para Tratamiento Biológico y Químico (GAOX), un tutor de doctorado de Jiménez, dijo que para enfrentar estos retos, nace la iniciativa en los grupos de investigación en aguas de la Facultad de Ingeniería de la Univalle.


“En el mundo se ha identificado que estos compuestos de carácter emergente (medicamentos, pesticidas, metales pesados, etc.) tienen un potencial de riesgo muy alto para los ecosistemas”, el profesor Machuca añadió que los sistemas basados en microalgas son una buena alternativa para eliminar los microcontaminantes acoplados a otros procesos.


“Su importancia radica en los costos asociados al tratamiento y de la facilidad de operación de los sistemas y al volumen de tratamiento que pueden tener”, manifestó el profesor Machuca.


Jiménez dijo que una de las principales ventajas que tiene la implementación de estos tratamientos basados en microalgas en Colombia es que las condiciones ambientales del trópico son muy favorables para su crecimiento, lo cual contribuye a mejorar la eficiencia de eliminación de estos compuestos.


“Con esta investigación se busca disminuir la presencia de estos microcontaminantes de las aguas residuales y así mismo disminuir su potencial amenaza ecológica”, manifestó Jiménez, añadiendo que el tratamiento “bioelectroquímico acoplado” puede ayudar en este sentido.



Internacionalización de la idea

Los investigadores dijeron que esta tecnología tiene el potencial de implementarse en otras regiones de Latinoamérica y el Sur Global, en particular para el manejo de aguas residuales hospitalarias y de la industria farmacéutica.


“Este proyecto tiene un impacto local, regional, nacional e internacional… las microalgas se pueden utilizar en diversos lugares y por diferentes comunidades”, dijo el profesor Machuca, agregando que la transferencia puede hacerse de múltiples maneras y de acuerdo a las necesidades de las comunidades.


“Las microalgas se pueden utilizar en diversos lugares y por diferentes comunidades”, manifestó Jiménez.


Jiménez explicó que ya tiene colaboradores internacionales en su proyecto: profesora Rosa María Miglio Toledo, de la Universidad Nacional Agraria La Molina, en Lima, Perú, y Teófilo Donaires, de la Universidad Nacional del Altiplano de Puno, en Puno, Perú.


“El objetivo de esta colaboración es evaluar el prototipo en otras condiciones ambientales y otras aguas residuales”, dijo Jiménez.


Foto de la portada: Eliana Marcela Jiménez Bambague Crédito: Andrew James/NCC-FI/Univalle


Artículo elaborado por la Facultad de Ingeniería de la Universidad del Valle


Si le gustaría contactar a los investigadores o conocer más sobre los proyectos, escriba a la Oficina de Comunicaciones Facultad de Ingeniería: comunicaingenieria@correounivalle.edu.co.

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