El método sostenible de la UMU que elimina el 100% de los microplásticos del agua

Los microplásticos ya no son únicamente un símbolo de contaminación marina. Están en el agua potable, en las aguas residuales urbanas, en procesos industriales y hasta en algunos de los lugares más remotos del planeta. La fragmentación de millones de toneladas de plástico ha dado lugar a partículas diminutas capaces de atravesar filtros, viajar por los ecosistemas y entrar en el organismo humano. Frente a un problema que, incluso a día de hoy sigue siendo difícil de contener, un equipo de la Universidad de Murcia (UMU) ha desarrollado y patentado un método que aspira a cambiar las reglas del tratamiento del agua: un sistema capaz de eliminar micro- y nanoplásticos de forma eficiente, reutilizable y sin generar residuos contaminantes adicionales.

La propuesta nace de la colaboración entre dos grupos de investigación de la Facultad de Química de la UMU: el Grupo de Química Sostenible, liderado por el profesor Pedro Lozano, y el Grupo de Métodos Instrumentales Aplicados, dirigido por la profesora Pilar Viñas. El resultado es una tecnología basada en líquidos iónicos termo-responsivos, "compuestos capaces de modificar su comportamiento con pequeños cambios de temperatura" y que permiten separar partículas plásticas extremadamente pequeñas sin recurrir a procesos agresivos ni costosos.

La dimensión del problema explica la urgencia de encontrar alternativas. "Los niveles de comodidad de la sociedad actual están asociados a una masiva producción de plásticos a nivel mundial, que actualmente supera los 413 millones de toneladas anuales", explica la profesora Rocío Villa, responsable de esta línea de trabajo.

El diseño del reactor necesario para aplicar el proceso ya existe en el ámbito industrial

El deterioro progresivo de esos materiales genera partículas microscópicas que terminan dispersándose en el entorno. "Con tamaños que oscilan entre una micra y cinco milímetros, proceden de envases, textiles, neumáticos y múltiples productos de uso cotidiano". El alcance de su expansión ya no admite dudas: "Se dispersan ampliamente por el medio ambiente, llegando incluso a zonas remotas, como la Antártida, la Meseta Tibetana o el Monte Everest, lo que evidencia la magnitud y alcance global de este problema".

La preocupación científica no se limita al impacto ambiental. Estas partículas también "pueden entrar en los seres vivos por inhalación o ingestión, acumulándose en el organismo y en sus fluidos, tal como demostró la profesora Viñas y su equipo hace algunos meses". A ello se añade otra amenaza: los micro- y nanoplásticos "pueden actuar como vehículos de contaminantes tóxicos, acumulando metales pesados y compuestos orgánicos peligrosos, lo que incrementa su impacto sobre los ecosistemas y la salud humana", advierte la investigadora de la UMU.

Sin embargo, eliminar estas partículas del agua continúa siendo un gran desafío tecnológico. Técnicas habituales como la coagulación o la filtración "presentan problemas de coste, escalabilidad, selectividad y compatibilidad ambiental". Por otro lado, los sistemas de membrana, como la ultrafiltración, "se ven limitadas por la obstrucción de los poros, el alto consumo energético de los procesos, la dificultad para el reciclado de las membranas y la baja eficiencia en la separación de partículas micrométricas". La centrifugación, por su parte, encuentra dificultades para separar microplásticos de baja densidad, especialmente cuando no existen etapas previas de agregación.

"Diferentes estudios indican que las plantas de tratamiento de agua potable eliminan menos del 45 % de los microplásticos", advierte Villa. Esa cifra resume el vacío tecnológico que la investigación murciana pretende cubrir.

Uso de líquidos iónicos

El método patentado por la UMU se basa en el uso de líquidos iónicos que poseen propiedades termo-responsivas: permanecen mezclados con el agua en determinadas condiciones, pero cambian su comportamiento cuando varía ligeramente la temperatura, tal y como demostró el profesor Jairton Dupont en los años 90.

Villa lo resume como un procedimiento de tres etapas. Primero, el líquido iónico se mezcla con el agua contaminada. En ese momento interactúa directamente con las partículas plásticas dispersas. Después, un pequeño cambio térmico provoca la agregación de esos contaminantes -un fenómeno conocido como floculación- y desencadena la separación del sistema en distintas fases. Finalmente, aparecen tres fracciones claramente diferenciadas: el agua purificada, los micro- y nanoplásticos concentrados en una fase sólida y el propio líquido iónico, que puede recuperarse íntegramente para volver a utilizarse, según afirma la profesora de la UMU.

La clave diferencial del sistema está en su capacidad para capturar partículas nanométricas, prácticamente inaccesibles para las tecnologías convencionales mencionadas.

Las plantas de tratamiento de agua potable eliminan menos del 45 % de los microplásticos

Además, según explica Villa, muchos procesos de floculación tradicionales dependen de sales de aluminio o hierro, o de biopolímeros que generan grandes cantidades de lodos contaminados difíciles de gestionar.

La tecnología desarrollada en Murcia elimina precisamente esa necesidad de aditivos convencionales, "lo que permite evitar la generación de lodos contaminados y avanzar hacia modelos de tratamiento basados en la química sostenible y economía circular", señala Villa.

"Los líquidos iónicos son sales líquidas que presentan propiedades fisicoquímicas genuinas", explica la investigadora. Entre ellas destaca "su presión de vapor prácticamente nula, lo que evita su evaporación, así como su elevada estabilidad térmica y química". Gracias a ello, añade, "es posible llevar a cabo su reutilización en un número indefinido de ciclos consecutivos de eliminación de microplásticos del agua".

La reutilización indefinida del compuesto no solo reduce residuos, sino también costes operativos. Esa combinación de eficiencia y ahorro energético es uno de los elementos que la universidad considera más prometedores de cara a una implantación industrial futura.

"La tecnología patentada puede adaptarse y optimizarse para el tratamiento de aguas con distintas matrices, desde entornos urbanos hasta aplicaciones industriales", apunta Villa, citando también el trabajo de la profesora Natalia Campillo.

Potenciales aplicaciones

Las aplicaciones potenciales abarcan un amplio abanico de sectores. Desde estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR) hasta la industria textil y cosmética, pasando por el reciclaje de plásticos, la remediación ambiental o la protección de membranas de ósmosis inversa en plantas desaladoras, según afirma la investigadora.

En las EDAR, por ejemplo, la tecnología podría incorporarse como una etapa avanzada adicional destinada a afinar la calidad del agua tratada antes de su reutilización o vertido. "La adaptación consistiría en la incorporación de esta tecnología como una última etapa en el tratamiento de las aguas residuales, mediante un módulo adicional de tratamiento avanzado basado en un sistema de floculación termo-responsiva", explica la investigadora.

Fácil salto industrial

Uno de los elementos que más interés podría despertar en el sector es que el salto industrial no exigiría infraestructuras completamente nuevas. Según el equipo investigador, el diseño del reactor necesario para aplicar el proceso ya existe en el ámbito industrial. "No sería necesario desarrollar ni implementar nuevas infraestructuras específicas para su aplicación", afirma Villa.

Por ahora, la investigación continúa en una fase inicial de desarrollo, aunque los resultados obtenidos respaldan "su notable potencial para su aplicación en diversos tipos de aguas que contengan estos contaminantes". La UMU, a través de su oficina de transferencia, busca colaboración con empresas del sector del agua y del tratamiento de residuos para avanzar hacia la explotación industrial y comercial del sistema.

Al mismo tiempo, ambos grupos de investigación trabajan junto a universidades y compañías europeas en la preparación de una propuesta internacional destinada a consolidar el conocimiento científico y la viabilidad económica de la tecnología.