Las floraciones algales nocivas (FAN) afectan gravemente los ecosistemas acuáticos. Estudios recientes en Italia, China y la cuenca del Atlántico han identificado que las altas concentraciones de fósforo en cuerpos de agua favorecen el crecimiento descontrolado de algas. Este fenómeno, conocido como eutrofización, disminuye la calidad del agua, agota el oxígeno disuelto y genera toxinas perjudiciales para la vida acuática y la salud humana. La creciente contaminación por fósforo en lagos, ríos y embalses requiere soluciones innovadoras y sostenibles que minimicen su impacto ambiental sin comprometer la eficiencia del tratamiento del agua.
Conversión de biomasa algal en materiales adsorbentes
El uso de biomasa algal reciclada puede mitigar la contaminación por fósforo. Investigadores de la Universidad Atlántica de Florida han desarrollado un método eficiente para reutilizar la biomasa de cianobacterias, transformándola en materiales adsorbentes de fósforo. En lugar de considerarse un residuo peligroso, estas algas pueden convertirse en una herramienta valiosa para la purificación del agua. Este avance no solo ofrece un enfoque ecológico para eliminar nutrientes excesivos, sino que también proporciona una estrategia efectiva para prevenir la proliferación de FAN a gran escala.
Los investigadores transformaron biomasa de cianobacterias en materiales adsorbentes innovadores. La biomasa, recolectada en el lago Okeechobee, un cuerpo de agua históricamente afectado por la contaminación por nutrientes, se sometió a un proceso de pirólisis rápida asistida por microondas. Este tratamiento indujo cambios estructurales clave en su morfología y composición química, generando una matriz porosa con elevada área superficial y distribución homogénea de sitios activos, lo que optimiza la interacción con los fosfatos. A diferencia de los métodos térmicos convencionales, la activación con microondas proporciona mayor eficiencia energética y un control preciso de la temperatura, minimizando la degradación no deseada del material. Para potenciar la eliminación de fósforo, los adsorbentes fueron funcionalizados con cloruro de lantano y cloruro de zinc, compuestos con alta afinidad por los fosfatos, lo que garantiza su captura selectiva y estable.
La biomasa de cianobacterias se convierte en adsorbentes avanzados mediante pirólisis rápida asistida por microondas
El lantano mejora la eficiencia en la captura de fósforo. Como metal de tierras raras, el lantano ha demostrado una notable afinidad por los fosfatos, formando complejos insolubles que previenen su liberación al medio acuático. Investigaciones previas han confirmado que su uso en el tratamiento de aguas no representa riesgos significativos para la salud humana, lo que lo convierte en una alternativa viable y segura. La incorporación de lantano a la biomasa algal procesada genera un adsorbente de alta eficacia, capaz de eliminar grandes volúmenes de fósforo con dosis mínimas de material.
Resultados prometedores en la eliminación de fósforo
Los materiales modificados con lantano logran una eliminación del 99%. Los resultados del estudio, publicados en Algal Research, demuestran que los adsorbentes tratados con lantano fueron capaces de eliminar más del 99% del fósforo en soluciones con concentraciones de hasta 20 mg/L. El material más eficiente logró una eliminación del 90% en solo 30 minutos de contacto con el agua contaminada, empleando únicamente 0,2 gramos de adsorbente por litro. Estos datos confirman la eficacia del método y su potencial para aplicaciones industriales en el tratamiento de aguas residuales.
Los adsorbentes mantienen su rendimiento en presencia de materia orgánica. Uno de los principales desafíos en la eliminación de fósforo es la interferencia de compuestos orgánicos disueltos en el agua. Sin embargo, los adsorbentes desarrollados demostraron alta selectividad por los fosfatos, incluso en presencia de materia orgánica natural. Esto significa que pueden emplearse en aguas residuales y cuerpos de agua eutrofizados sin perder efectividad. Además, la formación del compuesto LaPO₄·H₂O (rhabdophane) asegura una eliminación permanente del fósforo, reduciendo el riesgo de recontaminación.
Los adsorbentes eliminan fósforo con alta eficiencia, incluso en aguas con materia orgánica
Aplicación industrial y sostenibilidad del método
La escalabilidad del proceso garantiza su viabilidad industrial. La conversión de biomasa algal en adsorbentes de fósforo puede integrarse fácilmente en sistemas de tratamiento de aguas existentes. La activación por microondas es un proceso rápido y de bajo consumo energético, lo que permite producir grandes volúmenes de material con costes operativos reducidos. En comparación con métodos tradicionales de eliminación de fósforo, como la precipitación química con sales de hierro o aluminio, los adsorbentes basados en biomasa ofrecen una alternativa sostenible y regenerable.
El enfoque contribuye a la gestión de residuos y la economía circular. Actualmente, la proliferación de FAN genera toneladas de biomasa algal que deben eliminarse, representando un problema ambiental significativo. La reutilización de esta biomasa como adsorbente no solo resuelve el problema de su disposición, sino que también proporciona un recurso valioso para la purificación del agua. Este enfoque alineado con los principios de economía circular convierte un residuo contaminante en una solución eficiente y sostenible para la gestión de nutrientes en ecosistemas acuáticos.
La biomasa algal reutilizada convierte un residuo en un adsorbente sostenible para eliminar fósforo
Conclusión
La reutilización de biomasa algal ofrece una solución eficaz y sostenible. Los resultados de este estudio sugieren que los adsorbentes modificados con lantano podrían desempeñar un papel crucial en la reducción de fósforo en cuerpos de agua contaminados. Su alta eficiencia de captura, facilidad de producción y compatibilidad con sistemas industriales existentes los convierten en una alternativa viable frente a métodos convencionales.
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