Desarrollan microesferas de quitosán para descontaminar aguas residuales

El desarrollo y la industrialización suponen un uso intensivo del agua y la generación de un gran número de residuos contaminantes, muchos de los cuales van a parar a los caudales o a los mantos freáticos. Algunas fuentes de contaminación son de origen natural, como el mercurio, metal pesado que se encuentra en la corteza de la Tierra y en los océanos.

En tanto, las de origen humano, como la derivada del uso de colorantes de la industria textil (residuos difíciles de eliminar en plantas de tratamiento convencionales), se acumula en zonas concretas y muchas veces es más peligrosa que la natural.

Patricia Miranda Castro, académica de la Facultad de Estudios Superiores (FES) Cuautitlán de la UNAM, en colaboración con un estudiante de la primera generación de la licenciatura en Tecnología, propuso un proceso de adsorción (de mercurio) y degradación fotocatalítica (de rojo de metilo) mediante el empleo de microesferas de quitosán impresas molecularmente, como una opción para el tratamiento de aguas residuales corrompidas con metales pesados y colorantes textiles.

El mercurio es un metal pesado mutágeno, teratógeno y carcinogénico; su acumulación en el ambiente afecta los cuerpos de agua, lo que podría intoxicar a peces y hortalizas consumidas por el humano. En tanto, los colorantes textiles también tienen implicaciones en la salud humana y en el medio ambiente, explicó la responsable del Laboratorio de Biotecnología de la entidad multidisciplinaria.

Las pequeñas esferas fueron impresas molecularmente, es decir, antes de la formación de estas estructuras “les pegamos el mercurio para que éste atrajera, de manera selectiva, el metal que se encontraba en las aguas residuales formuladas en laboratorio. Para la degradación del rojo de metilo, las esferas se prepararon con dióxido de titanio, donde se lleva a cabo una reacción fotocalítica a fin de efectuar la degradación”, detalló.

El quitosán es un biopolímero derivado de la quitina, que se obtiene del caparazón de artrópodos; se comporta como un policatión (más de una carga positiva), propiedad que hace que capture otras moléculas con carga contraria, en este caso el mercurio.

El polímero (semejante a las hojuelas) fue disuelto y la solución, que se tornó viscosa, fue goteada en un contraión para formar las pequeñas canicas. “Es un proceso fácil, pero en este caso, haberle adicionado el mercurio al quitosán antes de formar la esfera hace que molecularmente quede impresa dentro de éstas”.

Las pruebas se realizaron, incluso, con aguas que contenían una concentración de contaminantes mil veces superior a la permitida por la Secretaría del Medio Ambiente y Recursos Naturales. “Los resultados nos mostraron la adsorción de 99.95 por ciento, en el caso del mercurio, y de 86.5 por ciento de degradación fotocatalítica de rojo de metilo”.

Estas pequeñas pelotas pueden usarse de nuevo. Una vez que han capturado el contaminante se colocan en una solución que las lava y deja listas para su reutilización; además, son biodegradables y biocompatibles, abundó la universitaria, con más de dos décadas dedicadas al estudio del quitosán.

Las esferas fueron probadas bajo normas que aseguraban que el agua tratada de esa manera estaba libre de contaminantes; no llega a tener el nivel de potable, pero sí se lograron niveles muy altos de descontaminación, aclaró Miranda Castro.

Otras aplicaciones

La quitina se encuentra en gran cantidad en la naturaleza; todo el reino de artrópodos (arácnidos, insectos y crustáceos) la posee. Ese polímero se transforma en quitosán en el laboratorio para obtener mayores propiedades de aplicación.

A lo largo de 23 años de investigación, la universitaria lo ha aplicado en diferentes rubros, por ejemplo, en el área médica para obtener una piel artificial útil en la regeneración de quemaduras y úlceras, que ya se ha probado en humanos; como andamio de reemplazo de hueso en animales. En el ámbito de los alimentos, para la elaboración de recubrimientos de frutos y vegetales para evitar la putrefacción y alargar su vida útil.

Asimismo, en el terreno de los fármacos desarrolló un termogel para la liberación prolongada de medicamento o células, mientras que en el de los alimentos elaboró galletas de avena adicionadas con quitosán para disminuir los niveles de colesterol.

Ahora, como parte de un nuevo estudio en frijol, la experta ha convertido en quitosán al gorgojo que ataca a esta leguminosa para que la planta desarrolle mecanismos de defensa en contra de la misma plaga mediante la inducción de producción de quitinasas.

Por último, planteó que se requieren más trabajos, sobre todo de escalamiento, para probar las microesferas con diversos metales, así como hacer labor de ingeniería para llevarlo a la aplicación. “La investigación tiene múltiples perspectivas porque se trata de un producto noble y barato que puede contribuir en diversas áreas”.