Nuevo método ‘verde’ para la eliminación de metales en aguas residuales

La presencia de pequeñas cantidades de metales pesados en las aguas residuales implica un problema serio para la posterior reutilización de estas aguas, por lo que encontrar métodos de eliminación de metales pesados es objeto de estudio desde hace décadas.

Existen numerosas técnicas para eliminar o reducir la cantidad de estos metales en el agua. La precipitación química, el intercambio de iones y la adsorción son las técnicas más utilizadas en la práctica para el tratamiento de aguas residuales.

Uno de los métodos químicos utilizados es la precipitación de ferritas de estos metales, que son compuestos magnéticos que pueden separarse fácilmente del medio mediante un imán. El procedimiento es sencillo y se basa en la adición de una sal de Fe³⁺ y un medio básico (OH^-) al agua contaminada con iones metálicos (M^x+), lo que permite la formación de ferritas metálicas (MFe²O⁴).

En general, esta metodología se ha utilizado para tratar altas concentraciones de iones metálicos. Como resultado, las ferritas producidas contienen impurezas, y no hay control de las propiedades del material obtenido.

En un trabajo reciente, investigadores del grupo MATELEC la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) han propuesto una nueva metodología rápida, sencilla y que no genera residuos, ya que los materiales que se forman son recuperados fácilmente y pueden ser reutilizados.

El trabajo, publicado en el Journal of Water Process Engineering, describe cómo “mediante la aplicación de una corriente eléctrica se reduce la toxicidad de las aguas y, simultáneamente, se forman ferritas de composiciones y morfologías controladas, y por tanto de propiedades bien definidas”.

Esto último, según los autores, “aporta un valor añadido, ya que permite su uso en campos como biomedicina, catálisis o incluso el tratamiento de aguas para la eliminación de contaminantes emergentes, como antibióticos y hormonas o subproductos de la industria. 

Pero aún más importante, explican los autores, es que esta metodología ofrece la posibilidad de recuperar altas cantidades de iones de cobalto y níquel en una celda de flujo continuo que permite la recuperación en volúmenes mayores de contaminantes.

Recuperación de iones de cobalto y níquel

La metodología desarrollada para la eliminación de cobalto y de níquel, elementos muy abundantes en aguas de zonas mineras, es muy sencilla. Se emplean dos láminas de hierro que se introducen en una celda o recipiente que contiene el agua contaminada, y se hace circular una corriente eléctrica de intensidad constante. La lámina de hierro con polaridad positiva generará iones Fe²⁺, mientras que el hierro con polaridad negativa proporcionará iones OH^- causados por la reducción del agua.

“La presencia de otro metal como níquel o cobalto en aguas residuales —explican los autores—reaccionará con estos iones para producir la ferrita correspondiente. El sistema puede escalarse mediante un reactor en flujo donde el agua residual que contiene los metales a eliminar pasa de forma continua a través de una celda que contiene varias láminas de hierro conectadas en paralelo de forma alterna a los polos positivos y negativos, haciendo la recuperación más eficiente”.

A partir de soluciones de aguas residuales simuladas con iones de cobalto y/o níquel (II), los investigadores determinaron que la recuperación de estos metales mediante la formación electroquímica de ferritas es cercana al 100% si la concentración de cada contaminante es de hasta 100 miligramos por litro. “Las partículas que se forman son homogéneas, de un tamaño medio de 25 nm, y con propiedades ferromagnéticas”. 

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Referencia bibliográfica:

Duque, L., Gutiérrez, L., Menéndez, N., Herrasti, P., Mazarío, E. 2021. Novel, simple, and environmentally safe method for wastewater pollutant removal. Journal of Water Process Engineering, 42 (2021) 102181.

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