1010001010100101010100101011010101011101111 EneEneEneEEneEnEneneEneEneEneEneEneEEneEEEEneEneEneEneEneEneEneEneeneEEnenerorororrororoooorroroorroororoooroooroor - j- -- j- jjjj- j- j- jj- jj- j- jjj- j- j- j- j- j-- jununiiiuniu iuniuniuninuniuniuniuniuniuninuuniuniuniuniununiunin 22o 222o 2222o 2o 22o 2o 2o 2 2o 2o 2o 2o 222o 2o 2o 2o 2o 2o 2o 2o 22o 01601601601601666016016600160160166016016016016001601660160160160160160 60161601601600101660166010166

Nuevos y viejoscontaminantesPor: Jhon J. Fernández*, Alexander Santamaria*, Jazmín Porras Lopez*,

Ricardo A. Torres-Palma**, María Cristina Bedoya Diez**

10

Si queremos encontrar vías eficientes para degradar contaminantes persistentes en

aguas y que además no causen un problema mayor al medio ambiente, es necesario

iniciar con experimentación en el laboratorio. En la fotografía: un reactor de radiación

ultravioleta (UV) es nuestro principal aliado para simular y estudiar los procesos

fotoquímicos asociados a la degradación de contaminantes persistentes.

Fotografía Revista Experimenta.

Enero - junio 2016

111111111111111111111111111111111111111EneEEEEEnEEEneEnEnEEneEneEEnneEneEnEneneEneEneEnerorororooroooooroorororooorororooooo - jjj- j- j- jj- jj- jj- jj- j- j- j- j- j jjjuuniuuniuniuniuniuuununinunnunuuniuniunnnunnnnnunununun o 2o 2o 2o 2o 2o 2o 2o 2o 22o 2o 2o 222o 2o 2o 2o 22o 2o 2o 22o 20101601016016016016010160160160160160160160160160000160160160160101600100166

Cientos de contaminantes amenazan la vida en la Tierra. ¿Qué son y de donde

vienen los contaminantes emergentes?, ¿Cómo ayudamos a la naturaleza a

combatir los nuevos contaminantes? Investigadores de la Universidad de Antioquia

e instituciones extranjeras se han unido para proponer alternativas a esta nueva

realidad de la contaminación en aguas.

11

* Dr. en Ingeniería Química y de Procesos. Dr. en Ingeniería Química. Dra. en Química.

Integrantes del grupo Química de Recursos Energéticos y Medio Ambiente.

** Dr. en Ciencias Químicas. Química. Investigadores del Grupo de Investigación en

Remediación Ambiental y Biocatálisis. Instituto de Química.

Enero - junio 2016

12 Enero - junio 2016

El ecosistema acuático cubre el 71% de la corteza en la Tierra, pero solamente un 0,3% del agua es apta para consumo humano, el restante 99,7% es agua salada; lo más sorprendente es que de esa pequeñaporción depende la supervivencia del hombre. Peroel agua en nuestro planeta no es un cuerpo estático: aunque hay un equilibrio natural que mantiene estas proporciones; en el ciclo del agua participan la evaporación desde los grandes contenedores -mares y lagos– y la precipitación en forma de lluvia.

Nuestro país es rico en fuentes hídricas y tal vez debido a ello perdemos la conciencia sobre lo importante que es preservar los ríos, lagos, lagunas, glaciares y nevados. Pero también desconocemos la magnitud y el costo del tratamiento de aguasnaturales para consumo humano y el de aguas residuales domésticas e industriales.La contaminación es la presencia o incorporación al ambiente de sustancias o agentes perjudiciales para el hombre o los ecosistemas. Generalmente se agrupan como aquellos contaminantes que llegan al agua, aire o suelos. Sin embargo, la calidad de agua es vital para el equilibrio y la vida en la Tierra y resulta muy afectada; ya que llegan contaminantes por descargas directas, o desde el suelo y aire arrastrados por las lluvias. Los contaminantes pueden llegar a los ecosistemas

acuáticos en forma natural (por arrastre de materiaorgánica de suelos, por disolución de minerales de zonas volcánicas, por aguas térmicas, por desastres naturales, entre otros), o por la actividaddel ser humano o antropogénica (descarga de aguas domésticas e industriales y agroquímicos). En laactualidad, a estos “viejos contaminantes” se sumanlos nuevos, llamados “contaminantes emergentes”. Con este término se designan en la mayoría de loscasos a grupos de compuestos químicos de uso común, tanto naturales como sintéticos, que noestán incluidos en las regulaciones existentes pero que potencialmente ya representan un riesgo para el ambiente. La característica de estos grupos de contaminantes es que son persistentes en el ciclo delagua, debido a que los mecanismos de depuración

actuales no fuerondiseñados para eliminarlos.

Para ilustrar la situación, tomemos como ejemplo el grupo de los fármacosrepresentado por los antibióticos que se recetan a diario para combatir infecciones en sereshumanos y animales.

Se ha encontrado que entre el 30 y el 70% de losantibióticos que tomamos no son asimilados por el cuerpo y se eliminan en la orina o en las heces y van a dar a las aguas residuales en el mejor de los casos;estas aguas residuales pasan a la planta de tratamiento que elimina los sólidos y algunos microorganismos,

Entre el 30 y el 70% de los antibióticos que tomamos no

son asimilados por el cuerpo y se eliminan en la orina o en las heces y van a dar a las aguas residuales.

Río Medellín. Fotografía Revista Experimenta

13Enero - junio 2016

Con las nuevas investigaciones se abren caminos para implementar

procesos de tratamientos de agua residuales en los que la luz solar

es un aliado importante para descontaminar efluentes.

pero desafortunadamente hoy los procesos dedepuración no están diseñados para eliminar losantibióticos y éstos pasan a los acuíferos, inclusive yahan sido detectados en aguas de consumo humanoen muchos países. El problema mayor radica enque los microorganismoso bacterias presentes enlas aguas evolucionangenerando resistencia a la acción de los antibióticos. Cuando los seres vivos consumen tales aguas están ingiriendo m i c r o o r g a n i s m o s resistentes por lo que los medicamentos ya no serán efectivos paracombatir las infecciones.

De acuerdo a organismos internacionales, ya no es sufi ciente tratar las aguas con las tecnologíasconvencionales, necesitamos dar un paso más y trabajar en el desarrollo de nuevas tecnologías quepermitan degradar o reducir de manera localizadaen la fuente, el impacto de los contaminantes emergentes en aguas. Pero, entonces, ¿Cómoayudamos a la naturaleza a luchar en contra de losnuevos contaminantes?

Investigadores de la Universidad de Antioquia de losgrupos Química de Recursos Energéticos y MedioAmbiente -QUIREMA- y Remediación Ambiental y Biocatálisis -GIRAB-, con el apoyo de la UniversidadBlais Pascal en Francia y la Escuela Politécnica Federalde Lausana en Suiza, han unido esfuerzos paracomprender y proponer alternativas a esta nuevarealidad de la contaminación en aguas. La estrategiaes utilizar dos componentes abundantes con quecuenta la misma naturaleza: la luz solar y la materiaorgánica disuelta en las aguas. Con sus investigacionesse quieren comprender los mecanismos naturales dedepuración de los contaminantes en aguas, asociadosal efecto conjunto de la energía suministrada por elSol y la presencia de las sustancias húmicas que sonel mayor componente de la materia orgánica disueltaen el agua. Este conocimiento será utilizado paraproponer procesos complementarios en las plantasactuales de tratamiento y evitar que los nuevoscontaminantes transiten libremente por el ciclo delagua.

Un caso fue el estudio de un nuevo contaminantedetectado en aguas, el antibiótico ciprofl oxacina,recetado en contra de muchos tipos de infecciones

y es uno de los más vendidos en el mundo luego de las penicilinas. Cuando este fármaco llega a lasaguas podría ser descompuesto con la ayuda de la luz solar en forma natural sólo hasta un 56%, proceso conocido como fotólisis. Pero cuando se propició,

además, la participación de una sustancia húmicade origen natural y se adecuaron las condicionesen el laboratorio se logró aumentar el porcentaje de la fotodegradación a un 93% y confi rmar que no había efectos de resistencia microbiana.

Un segundo estudio sobre un viejo contaminanteque llega a los acuíferos,

el pesticida clorotalonilo -comercialmente vendido en Colombia como Bravo 500 y Daconil, entre otros nombres- es producido a partir de reconocidos tóxicos para los ecosistemas como el benceno, cloro y cianuro, y ha sido declarado como agente cancerígeno. Es ampliamente usado en Latinoamérica como fungicida y en contra de otrasplagas que azotan los cultivos de frutas, hortalizasy plantas ornamentales y, en consecuencia, llega en grandes cantidades a lagos y ríos. Por desgracia en este caso, la descomposición natural o fotólisis es muy poca, 15%, y su efecto persiste en las aguas. Como en el caso anterior, se optimizaron las condiciones y se usaron diversas sustancias húmicas hasta lograr un proceso de fotodegradación efi ciente, el cual pudo mejorar la descomposición hasta en un 75%.

Es importante resaltar este tipo de investigaciones que se abre camino para implementar procesos detratamientos de agua residuales, donde la luz solar es un aliado importante para descontaminar efl uentes,particularmente en Colombia donde tenemos la fortuna de contar con la luz solar en gran parte del día y durante todo el año.

GLOSARIOGLOSARIO

Efluentes:EflEfluentes: aguas servidas que contienen desechosid i d haguas servidas que contienen desechos

líquidos, sólidos y gaseosos.lí id ólidq y g

Sustancia húmica: Sustancia húmica: mezcla heterogénea de pequeñasmezcla heterogénea de pequeñas

moléculas formada por la transformación de células moléculas formada por la transformación de células

t S t d l hmuertas. Son componentes del humus.

1414141114141414141414144141414414141414141141444141414141144141441414141414144141411444444444444141144441411411444444414144444444444444441444444444444444444444444144444444414444414444444411144444444441444

Antibiótico Ingesta Eliminación

Dado que aún no existen procesos eficientes para la eliminación de antobióticos en aguas residuales, estos podrían ser reingeridos por las personas pues estas aguas tratadas llegan nuevamente a ríos y lagos.

Principales grupos de contaminantes emergentes

Fármacos

Diazepan, paracetamol, carbazepina,

ciprofloxacina, fluoxetina

Drogas de abuso

Anfetaminas, cocaína,

tetrahidrocanabinol

Esteroides y hormonas

Estradiol, estrona, estriol,

dietilestilbestrol

Biocidas

XXX

Triclosan, clorofeno

Filtros solares

Benzofenona, ácidooctidime-til-p-aminoben-zoico (ODPABA)

Fragancias

Musks policiclicas, nitromusks

EneEneEneEneEneEneneEneneEEneEneEEEneEneneEneeEnEnn rororororororororooroororooorororrrrorrrrrrrrrrorrrrr - j- j- j- j- j- j- j- j- j- j- j-- jjuniununiuniuniuniununiuniuniuniuniiunio 2o o 2o 2o 2o oo 2o 2o 2o 2o 2o 2o 22o 22o o o 22o 2222222222o 2o 2o 22222o 2oo 2o 22o 2o 2oooo 2o 2o 2ooo 2o 2oooo 22o 2o 2o 2o 22222o 22o 222o 2o 2o 2o 2o 22o 2o 2016016016016016016016016016016016016016016660160160160160160161101016016016011010161601116016016610160160160160100000000000000000000010160160001600000000000016000000110000EneEneEneEneEneEnenEneeEEneEneEEEneneEnen rorororooororooorooorooro j- jj- jjj- j- jj- uniununiuniuniuniuniuniuniuniiunio 2oo 2o 2o 2ooo 2o 2o 2o 2o 22oo 22222o 2o 2222oo 2o 2ooo 2o 2o 2o 2oooo 2o 2o 2o 222o 22o 222222o 2201601601601601601601610160101600160100001611110101016011011601161616100000011600000000100001100014

15151151511515151515151551151151515515151551555155115111551515151151151511151511151511511151155111555555555555555511115

Planta de tratamiento

Disposición en ríos y lagos

Plant nto

Insecticidas y repelentes

Piretroides, N,N-dietiltoluamida

(DEET)Clorotalonilo

Antioxidantes y conservantes

de alimentos

Fenoles, parabenes

Detergentes ySubproductos de desinfección

Alquilfenoles,Bromaldehídos,

cianoformaldehídos, bromato

Aditivos de gasolinas

Éteres de alquilo, metil t-butil éter

(MTBE)

Plastificantes

Ftalatos, bisfenol A, ácido perfluoroocta-

noíco (PFOA), perfluorooctanosul-

fonato (PFOS)

Agentes y aditivos industriales

Ftalatos, bisfenol A, ácido perfluoroocta-

noíco (PFOA), perfluorooctanosul-

fonato (PFOS)

Río Medellín. Fotografía Revista Experimenta

EneEneEneEneEneEneEneEneEneneEneEneEneEEEneEneeEEneEneeEneEneneneEneneeEneEneEnenEneEneEneneneEneEneEneEneeE eeEneEneeneEneeeeneneeerorororroroororororororororrrororrrorrrorrrrorrorrorrorrrrrorrrrr - j- j- j- j- j- j- j- j- j- j- j j- j- j- j- j- j j jjjuniunununuununiuniuniuniuniuniiuniuniuniuniuniuniiununuunnunuunnnnuninnnnnununiunnnnuniuniuuunnuniiununnnnnninnnnninnnnnnnnnnnnuninnnnn ooo 2o 2o 2o 2o 2o 2o 2o 2o 2o 2o 2o 2o 2o 2o 2o 2oo 22o 2oo 2oo 2ooo 2ooooo 0160160160160160160160160160160161016016016160160160160160016660 6600EneEneEneEneEneEneEneEneEneeEneEneEneE eEneEneneneeneEneEneneEnneEneEneEneEneE eEneEneeeeene orororroroorororrorrorrrrrrrorrrororoo -- j- j- j- j- jjj-- jjj- j- jjj ninununiuniuniuniniiuniuniuniiniuninunuunnnnuninnnnnununinnnnuniuniununiiununnnnninnnninnnnnnnnin o 2o 2o 2o 2o 2o 2o 2o 22o 222o 22oo 22oooo 2oooo 0160160160160160160160160160160161001601616601660166000 15