Un equipo de investigación de la Universidad de Sevilla ha desarrollado una tecnología que higieniza el agua filtrando restos contaminantes y descomponiéndolos mediante el uso de energía solar. Tras ensayos en el laboratorio y en una lavandería de hospital, este estudio evalúa la rentabilidad y sostenibilidad de esta técnica para la gestión de residuos, al regenerar un bien finito como el agua empleando un recurso natural, en este caso la luz del sol. 

Científicos del grupo de investigación ‘Metalurgia e Ingeniería de los Materiales’ de la Universidad de Sevilla, en colaboración con la Universidad Técnica de Dinamarca, han desarrollado un sistema que descontamina aguas residuales de lavanderías. En concreto, combina una membrana que funciona como un filtro y un reactor que emplea procesos químicos para degradar restos orgánicos a partir de luz solar. La novedad de esta tecnología es su alta capacidad de filtración empleando un bajo consumo energético y la posibilidad de reutilizar el agua depurada en nuevos ciclos de lavado. 

Además, este estudio demuestra la viabilidad de una metodología basada en la economía circular para un mayor desarrollo y ampliación de tratamientos de aguas residuales más sostenibles y rentables. 

Víctor Candelario, investigador de la US y responsable del estudio.

Para obtener estos resultados, los investigadores diseñaron un proceso de depuración y reutilización de aguas residuales de lavanderías basado en la eliminación de contaminantes según su tamaño y seguidamente por descomposición a través de fotocatálisis. “Esta técnica se basa en la economía circular para reutilizar un bien finito como el agua. Es decir, planteamos el uso continuado del agua depurada aplicando una metodología que no produce residuos, sino todo lo contrario. Además, el reactor empleado requiere menos consumo de energía que un equipo de filtración convencional”, explica a la Fundación Descubre Víctor Candelario, investigador de la Universidad de Sevilla y responsable del estudio.

De este modo, el sistema utiliza, por un lado, una membrana cerámica resistente a temperaturas altas y a la corrosión que actúa como un filtro, lo que la hace útil para la filtración de agua y la eliminación de partículas finas, como los microplásticos. Los poros de este material impiden el paso de estos compuestos y los acumula para su posterior degradación. 

Sin embargo, otros más pequeños, como los nanoplásticos, superan esta barrera y requiere un proceso químico que los descomponga. Para ello, los expertos han incorporado un reactor fotocatalítico que identifica minúsculos compuestos orgánicos presentes en el agua, y con ayuda de la radiación de la luz los elimina casi al completo. 

Otra de las ventajas de este método es que el reactor empleado requiere menos consumo de energía que un equipo de filtración convencional.

Como detallan en este estudio, titulado ‘Microplastics removal from a hospital laundry wastewater combining ceramic membranes and a photocatalytic membrane reactor: Fouling mitigation, water reuse, and cost estimation’ y publicado en la revista Journal of Membrane Science, los investigadores han empleado un tipo de luz artificial de bajo consumo para descontaminar las aguas residuales. “Durante los ensayos aplicamos luces led porque las horas de sol y su intensidad en Dinamarca no garantizaban un resultado determinante. Por ello, recurrimos a luz artificial”, matiza Candelario. 

Pruebas en laboratorio y lavandería de hospital

Para demostrar estos resultados, los expertos realizaron pruebas en el laboratorio y escalaron el ensayo a escala real, concretamente aplicaron la tecnología diseñada en una lavandería industrial de un hospital en Copenhague, Dinamarca. 

En primer lugar, prepararon una solución sol-gel transparente donde sumergieron la membrana y después lo introdujeron en un horno para endurecerla. De esta forma, crearon una capa sólida que elimina cualquier compuesto orgánico. Tras este prefiltrado, obtuvieron el reactor para degradar los contaminantes acumulados. 

Los poros de este material impiden el paso de estos compuestos y los acumula para su posterior degradación.

Con este sistema, los expertos han conseguido degradar restos de fármacos y otros compuestos del agua. “Probamos en laboratorio y en la lavandería de un hospital danés, y con ambas herramientas conseguimos depurar con éxito el 96% de los microplásticos y más del 98% de los sólidos suspendidos, es decir, componentes que no llegaron a disolverse en agua y la enturbian”, apunta este investigador. 

Rentabilidad y sostenibilidad

Tras la fase de experimentación, los expertos analizaron los costes económicos y ambientales de la tecnología diseñada. Confirmaron que este sistema, además de promover la reutilización de aguas residuales de lavanderías industriales con un consumo de energía bajo, reduce su coste y la huella de carbono del proceso.

La estimación de costes demostró que la degradación fotocatalítica combinada con técnicas tradicionales, es decir, relavado y limpieza química, es más económica que el uso de estas técnicas por separado. “Evita incrustaciones irreversibles, reduciendo la frecuencia y el desperdicio de productos químicos”, apunta Candelario. 

Asimismo, y según las conclusiones de este estudio, el agua tratada podría obtenerse a un coste menor que el del agua dulce. “Esto permitiría la reutilización del agua en el propio ciclo del túnel de lavado en la lavandería del hospital, avanzando hacia el logro de un vertido neto cero de líquidos y contribuye a los Objetivos de Desarrollo Sostenible de las Naciones Unidas para el agua limpia y la acción climática”, señala Candelario. 

Este trabajo ha contado con financiación de la Universidad de Sevilla. Ahora, el siguiente paso de este estudio, en el que los investigadores trabajarán junto con la Plataforma Solar de Almería, se centrará en fabricar las membranas de este sistema en 3D con una geometría específica que contribuya a optimizar la captación de la luz en su uso a escala industrial.