¿Podemos hacer algo más con las aguas residuales? Las opciones del valioso recurso de los astronautas

Hoy en día, únicamente alrededor de dos tercios de la población mundial tienen garantizada agua potable limpia. La demanda de agua nunca ha sido mayor y, por lo tanto, el agua nunca ha ocupado un lugar más alto en la agenda política.

En un informe de 2017 presentado en el Día Mundial del Agua, que se celebra cada año el 22 de marzo, la Organización de las Naciones Unidas (ONU) sostenía que las aguas residuales, desechadas al medio ambiente todos los días, debían ser reconocidas como un recurso valioso y ayudar a satisfacer las necesidades de agua dulce y de materias primas para energía y agricultura. Cinco años después, en un mundo donde la demanda de agua sigue creciendo y sabemos que se trata de un recurso finito, ya podemos contemplar la denominación de estas aguas residuales como un nuevo tesoro a explotar.

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Los astronautas, de hecho, han utilizado desde hace mucho tiempo el uso de aguas residuales tratadas, como los de la Estación Espacial Internacional, que llevan reutilizando la misma agua reciclada desde 2010 gracias a un invento de la NASA que recicla el 93% del agua consumida por los tripulantes (y también la orina, para aprovechar al máximo cualquier tipo de líquido en la estación espacial). ¿Podríamos hacer lo mismo en la Tierra?

Ahora, un equipo de investigadores de la Universidad de Stanford (Estados Unidos) ha descubierto cómo optimizar los procesos eléctricos para transformar los desechos de azufre, lo que podría allanar el camino para un tratamiento de aguas residuales económico y alimentado por energía renovable que produzca agua potable para todos.

Soluciones

El análisis, publicado recientemente en ACS ES&T Engineering, revela cómo optimizar los procesos eléctricos para transformar la contaminación por azufre y lograr la meta de obtener agua potable.

"Siempre estamos buscando formas de cerrar el ciclo en los procesos de fabricación de productos químicos. El azufre es un ciclo elemental clave, con espacio para mejoras en la conversión eficiente de contaminantes de azufre en productos como fertilizantes y componentes de baterías", explica Will Tarpeh, profesor asistente de ingeniería química en Stanford y autor principal del estudio.

Cada vez hay más proyectos para convertir aguas residuales en agua potable, pero los procesos de membrana que usan ambientes anaeróbicos o libres de oxígeno para filtrar aguas residuales producen sulfuro, un compuesto que puede ser tóxico, corrosivo y maloliente. Todo lo que se puede hacer para lidiar con ese problema (como la oxidación química o el uso de ciertos químicos para convertir el azufre en sólidos separables) puede generar subproductos y provocar reacciones químicas que corroen las tuberías y dificultan la desinfección del agua.

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¿Existe pues una forma de no generar subproductos químicos?

Mediante la microscopía electroquímica de barrido, una técnica que facilita instantáneas microscópicas de las superficies de los electrodos mientras los reactores están en funcionamiento, los científicos pudieron cuantificar las tasas de cada paso de la oxidación electroquímica del azufre junto con los tipos y cantidades de productos que se formaban. En el camino, descubrieron, entre otras cosas, que la variación de los parámetros operativos, como el voltaje del reactor, podría facilitar la recuperación de azufre de aguas residuales con bajo consumo de energía, ideando un marco de oxidación de sulfuro que equilibra la entrada de energía, la eliminación de contaminantes y la recuperación de recursos.

Purificando las aguas residuales

Concretamente, los investigadores diseñaron un método para convertir sulfuros venenosos a base de aguas residuales en moléculas inofensivas, que pueden ser recursos muy importantes para la tecnología agrícola y recargable. En lugar de utilizar productos químicos para separar los derivados del azufre en componentes inofensivos, emplearon la "oxidación electroquímica del azufre" que consume poca energía y permite un control preciso de los compuestos de azufre finales, eliminando por completo la amenaza química de la filtración anaeróbica.

"Con suerte, este estudio ayudará a acelerar la adopción de tecnología que mitigue la contaminación, recupere recursos valiosos y cree agua potable al mismo tiempo", concluyó Xiaohan Shao, coautor del trabajo.

Según los autores, esta técnica podría aplicarse a los sistemas de alcantarillado de las ciudades y funcionar con otras tecnologías avanzadas de tratamiento de aguas residuales.