El reto de limpiar el agua de microcontaminantes

Los microcontaminantes son compuestos de naturaleza química muy diversa que han sido detectados en casi todos los ecosistemas, aunque se caracterizan por aparecer en muy bajas concentraciones en el medio acuático (ng/L – μg/L).

Entre los que suponen hoy un mayor reto destacan los denominados “de preocupación emergente”, las cianotoxinas y los microplásticos.

Ampliamente utilizados en nuestra vida cotidiana, los contaminantes de preocupación emergente incluyen hormonas, fármacos, productos de cuidado personal y pesticidas, entre otros.

Microplásticos hallados en los sedimentos de los ríos. Martin Wagner et al. / Wikimedia Commons, CC BY

Las depuradoras de aguas residuales actuales permiten eliminar con alta efectividad la materia orgánica biodegradable, los sólidos en suspensión y los nutrientes del agua, pero no fueron diseñadas para tratar los microcontaminantes.

Por ello, no permiten garantizar su eliminación, lo que provoca su continua introducción al medio ambiente acuático. Una vez en los ecosistemas, provocan diversos efectos como la feminización de los peces, la inhibición de la fotosíntesis en algas o la propagación de resistencia antibiótica.

A nivel global, la normativa que regula la presencia de estos tóxicos es aún muy incipiente, pero se espera que sea cada vez más restrictiva. Suiza es un país pionero en este sentido: exige desde 2015 la eliminación del 80 % de los microcontaminantes de las aguas residuales urbanas.

Por su parte, la UE lleva prácticamente una década monitorizando diversas familias de compuestos químicos en sus cuencas hidrográficas. De hecho, en la próxima revisión de la Directiva de tratamiento de aguas residuales urbanas se ha acordado regular un amplio grupo de preocupación emergente, con el objetivo de lograr un alto grado de eliminación en las estaciones depuradoras.

Las plantas de tratamiento de aguas (como esta de Antwerpen-Zuid, en el sur de Amberes, Bélgica) no están preparadas para eliminar muchos contaminantes emergentes. Annabel / Wikimedia Commons, CC BY

Cianotoxinas peligrosas

Otro grupo de interés son las cianotoxinas, compuestos de alta toxicidad que pueden afectar tanto a los ecosistemas como a la salud pública. Su principal riesgo se relaciona con su presencia en aguas de consumo, pudiendo causar diversas enfermedades, incluso la muerte si la concentración es relativamente elevada.

Estos microcontaminantes presentan una importante particularidad: no son producidos por el ser humano, sino por cianobacterias, uno de los grupos de organismos más antiguos de la Tierra.

La aparición de cianotoxinas tiene lugar fundamentalmente cuando se dan afloramientos masivos de cianobacterias, favorecidos por los procesos de eutrofización (introducción de nitrógeno y fósforo al agua) y el cambio climático (elevadas temperaturas).

Dada su peligrosidad, la exposición a cianotoxinas en aguas de consumo ha sido regulada en la mayoría de los países del mundo siguiendo las recomendaciones de la OMS. Dicha organización ha fijado un límite de 1 μg/L de microcistina LR, una de las cianotoxinas más habituales.

En España, se ha aprobado recientemente el Real Decreto 3/2023, en el que se incluye el valor límite previamente citado y se establece la necesidad de identificar las cianobacterias y cianotoxinas asociadas cuando la concentración de dichos microorganismos en el agua de entrada a la potabilizadora supere un valor umbral.

Afloramiento de Microcystis en el embalse de Alcántara (España). Catálogo de cianobacterias planctónicas potencialmente tóxicas de las aguas continentales españolas. Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino.

Fragmentos plásticos en el agua

Los microplásticos, de tamaño inferior a 5 milímetros, son las partículas de plástico más extendidas, aunque sus efectos, tanto sobre el medio ambiente como sobre la salud humana, son todavía objeto de estudio.

Por el momento, está demostrado que pueden actuar como portadores de contaminantes químicos y microbiológicos, como verdaderos “caballos de Troya” en los organismos que los ingieren. La preocupación por los nanoplásticos, de menos de 1 micra de tamaño, es aún mayor, pues pueden atravesar membranas biológicas y afectar al funcionamiento de las células.

El agua es el principal vector para la propagación de micro y nanoplásticos. Aunque las depuradoras son relativamente eficaces en su eliminación (alcanzando más de un 90 % de retención de estas partículas), son consideradas como una de las fuentes más importantes para su introducción al medio ambiente acuático.

Tecnología avanzada contra microcontaminantes

Es aquí donde entran en escena tecnologías como las que investigamos en el grupo MICROWATER, dentro del departamento de Ingeniería Química de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM). Llevamos más de una década trabajando en el desarrollo de procesos avanzados que permitan extraer microcontaminantes del agua de forma eficaz, pero también económica y respetuosa con el medio ambiente.

Los sistemas catalíticos desarrollados, basados en el empleo de peróxido de hidrógeno y catalizadores de hierro obtenidos a partir de minerales, han dado excelentes resultados en la degradación de muchos microcontaminantes.

Eliminación de microcontaminantes mediante uno de los sistemas catalíticos desarrollados por Microwater. Macarena Muñoz et al.

En la actualidad, se está trabajando en el escalado de la tecnología para que pueda ser implantada en plantas depuradoras y potabilizadoras. Además, se ha desarrollado un innovador sistema de separación de microplásticos del agua que ha sido patentado y que dio lugar a la fundación de Captoplastic, empresa basada en el conocimiento de la UAM.

Dicha compañía está ya testando el proceso en depuradoras urbanas e industriales. Asimismo, ha desarrollado un sistema para la cuantificación de microplásticos que se encuentra en fase de comercialización.

Lograr un eficaz reciclado de agua y alcanzar el vertido cero son objetivos ambientales de la UE para los que es necesario seguir investigando, una meta que será más o menos alcanzable en función del esfuerzo de todos.

Artículo de Macarena Muñoz García, Jose Antonio Casas y Zahara Martínez de Pedro; Universidad Autónoma de Madrid.