Los vertederos liberan nanoplásticos al agua subterránea. Cuando la lluvia infiltra los residuos, genera lixiviado, un líquido que arrastra partículas plásticas de distintos tamaños. Los sistemas de drenaje convencionales fueron diseñados para gestionar la presión hidráulica y el volumen de líquidos, no para filtrar partículas submicrónicas. Los geotextiles tienen tamaños de poro de entre 1 y 1.000 µm, y las tuberías perforadas, entre 75 y 180 µm. Ambos valores superan el tamaño de los nanoplásticos, definidos como partículas de diámetro inferior a 1 µm.
Un sistema de doble membrana puede cambiar esta situación. Investigadores de la Universidad de British Columbia Okanagan han publicado en el Journal of Environmental Management un estudio que describe esta solución. El trabajo, de la profesora Sumi Siddiqua y el doctorando Mahmoud Babalar, detalla el diseño de una membrana bicapa específica para el tratamiento de lixiviados. El sistema combina una capa adsorbente y una capa repulsiva para interceptar micro y nanoplásticos antes de que lleguen a los acuíferos. Según los resultados obtenidos en laboratorio, la configuración óptima retiene más del 98 % de los nanoplásticos en lixiviado artificial.
El lixiviado de vertedero como reservorio de micro y nanoplásticos
Los plásticos se acumulan en el lixiviado durante décadas. Los residuos plásticos municipales e industriales depositados en vertederos se degradan con el tiempo en partículas cada vez más pequeñas. El microplástico más abundante en lixiviado de vertederos antiguos es el poliestireno, según documenta un estudio publicado en Water Research (Su et al., 2019). Estos fragmentos, de morfología típicamente irregular, se concentran dentro del sistema de drenaje y elevan su presencia en el lixiviado generado. El confinamiento del lixiviado en liners impermeables contribuye además a intensificar esa acumulación en el interior del vertedero.
Las barreras pasivas no retienen nanoplásticos de forma eficaz. Se han explorado materiales como el biocarbón, la zeolita o las arcillas para promover la adsorción de contaminantes en el subsuelo del vertedero. También se han integrado materiales magnéticos en geocompuestos para mejorar la captura de partículas finas durante la percolación del lixiviado. Sin embargo, estas soluciones carecen de una estructura de poro diseñada para filtrar partículas nanométricas de manera precisa y controlada. Su efectividad puede verse comprometida por la distribución irregular del lixiviado y las variaciones de presión dentro del vertedero.
Biocarbón, zeolita y arcilla no filtran partículas nanométricas
Diseño del sistema: adsorción en la primera capa y repulsión electrostática en la segunda
La primera capa captura nanoplásticos por atracción química. Está formada por una membrana de polietersulfona (PES) modificada con polidopamina y β-ciclodextrina, que mejoran la hidrofilicidad de la superficie. Sobre esta base se deposita el compuesto PMACZ, formado por biocarbón activado magnético y zeolita recubiertos con polietileniimina (PEI) y polietilenglicol (PEG). Los grupos amina del PEI generan carga superficial positiva que atrae electrostáticamente a los nanoplásticos, típicamente negativos en medios acuosos. A este compuesto se añade un marco orgánico metálico (MOF) de NH₂-MIL101(Al), que aporta alta superficie específica y capacidad de adsorción selectiva.
La segunda capa actúa como barrera repulsiva de carga negativa. Está compuesta por nanopartículas de sílice mesoporosa en forma de dona hueca, denominadas SAM-DMS₃N, sintetizadas mediante autoensamblaje. Estas partículas, de entre 100 y 200 nm de diámetro, repelen electrostáticamente los nanoplásticos que eluden la primera capa. La combinación de ambas capas genera una zona de rechazo dinámico que no depende del bloqueo físico de poros ni de la saturación superficial. Según los autores, es el primer sistema que integra esta combinación específica para el tratamiento de lixiviado de vertedero.
La sílice con carga negativa repele los nanoplásticos restantes
Resultados en laboratorio: retención, estabilidad cíclica y regeneración de la membrana
La configuración óptima retiene más del 98 % de nanoplásticos. Los ensayos emplearon lixiviado artificial y agua de ósmosis inversa, con una concentración inicial de 100 mg/L de micro y nanoplásticos. La configuración PMACZ20/SAM-DMS₃N₂ alcanzó un rechazo de nanoplásticos del 98,83 % en agua de ósmosis y del 98,17 % en lixiviado artificial. La retención de microplásticos se mantuvo próxima al 100 % a lo largo de los cinco ciclos de filtración analizados. La diferencia mínima entre medios indica que la membrana conserva su eficacia en presencia de la materia orgánica compleja del lixiviado.
La membrana tolera múltiples ciclos sin pérdida significativa de rendimiento. Durante cinco ciclos en lixiviado artificial, el rechazo de microplásticos se mantuvo entre el 98,5 y el 99,5 %. El sistema también mostró un comportamiento destacado frente al ensuciamiento, con una tasa de flujo normalizado final de 0,81 en la configuración óptima. Las pruebas de retrolavado revelaron una liberación de hasta el 93 % de los microplásticos retenidos y de hasta el 50 % de los nanoplásticos. Estos datos confirman que los mecanismos de retención son reversibles y no implican un bloqueo permanente de la membrana.
Estable en cinco ciclos, regenerable sin productos químicos
Limitaciones del estudio y perspectivas de aplicación en el sector
El estudio se realizó íntegramente en condiciones de laboratorio. Los ensayos emplearon lixiviado artificial preparado con ácidos húmicos, sales y proteínas, no lixiviado real de vertedero. La extrapolación a condiciones reales de planta requiere pruebas adicionales con lixiviado auténtico y a escala mayor. El retrolavado recupera en torno al 50 % de los nanoplásticos retenidos, lo que puede suponer una acumulación progresiva en operación continua. El rendimiento también varía con el pH: la eficacia es máxima cerca de la neutralidad y disminuye en condiciones muy ácidas o muy alcalinas.
La tecnología podría integrarse en futuros liners reactivos de vertedero. Los autores señalan que podría servir de base para liners que combinen contención estructural con control activo de la contaminación por nanoplásticos. En tratamiento de agua, la regeneración mediante retrolavado sin productos químicos resulta especialmente relevante para sistemas de bajo mantenimiento. El material PES elegido para la membrana ofrece resistencia química, estabilidad térmica y durabilidad en entornos agresivos como el lixiviado de vertedero.
Una membrana que contiene y filtra: el liner del futuro
Conclusión
La membrana bicapa ofrece resultados sólidos contra nanoplásticos en lixiviado. La combinación de adsorción química y repulsión electrostática supone un salto cualitativo frente a las barreras pasivas convencionales empleadas en vertederos. Los valores de retención superiores al 98 % en lixiviado artificial son destacados en el contexto de la bibliografía especializada actual. La validación con lixiviado real y a escala de planta piloto es el paso crítico para evaluar su viabilidad industrial. El tratamiento de lixiviados de vertedero representa uno de los vectores de contaminación por nanoplásticos más relevantes y menos resueltos en el sector hídrico.
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