La palabra arcilla nos conduce a pensar en tierra, barro, esculturas, cerámica; sin embargo, gracias al trabajo de los científicos, este material puede transformarse en una valiosa herramienta para mejorar la calidad del agua. Un grupo de docentes e investigadores de la Facultad de Ciencias Exactas e Ingeniería de la Universidad Nacional de La Plata que se desempeñan en el Centro de Tecnología de Recursos Minerales y Cerámica (CETMIC – CONICET – CIC), trabajan en los laboratorios para estudiar cuánto, cómo y por qué las "bentonitas" -un tipo de arcilla milenaria- logran remover sustancias químicas no deseables, como los contaminantes presentes en el agua.
Los avances podrán ser de gran utilidad para el tratamiento de las aguas residuales provenientes de diferentes tipos de industria y de efluentes domiciliarios. De este modo se busca evitar que las aguas contaminadas lleguen a los cursos de agua, y generen un impacto negativo sobre el medioambiente y, consecuentemente, sobre la salud de la población.
El almacenamiento de moléculas en una superficie se denomina adsorción. Se trata de un proceso que ocurre a nivel superficial y que consiste en la acumulación de distintas especies químicas (moléculas, iones o átomos) en la superficie de un material. A diferencia de la absorción, donde lo que es absorbido se transforma químicamente, en la adsorción, la identidad química se conserva. Las bentonitas, por su estructura laminar, pequeño tamaño de partícula y su carga superficial negativa, presenta un gran potencial como adsorbente.
La arcilla es un componente natural del suelo, formado a lo largo de siglos por efecto de los fenómenos meteorológicos sobre un tipo particular de roca, las feldespáticas. Es parte de un gran grupo de minerales llamados filosilicatos (phyllon = hoja) que se caracterizan por tener una estructura de hojas o escamas de carga negativa, unidas mediantes cationes (partículas de carga positiva) los cuales tienen la capacidad de hidratarse, es decir, rodearse de moléculas de agua. Esta capacidad le confiere a las arcillas la plasticidad característica que las hace moldeables. La posterior eliminación de las moléculas de agua durante el secado a temperaturas mayores de 800 °C, provoca su endurecimiento, firmeza e impermeabilidad.
Además de su uso en la elaboración de objetos y ornamentos, milenariamente se utilizó un tipo de arcilla denominado bentonita para extraer las grasas, aceites y otras substancias de la lana de las ovejas para la fabricación de tejidos. Hoy tales materiales se utilizan para remover grasas, aceites u otras sustancias orgánicas no deseables en los suelos de fábricas, hangares, garajes, almacenes, etc.
Un tipo de compuestos que este grupo de investigación busca adsorber en las bentonitas son los fungicidas, sustancias que atacan hongos y mohos y que se emplean, por ejemplo, en el tratamiento de frutas para que puedan ser almacenadas por largos períodos y lleguen al mercado en buenas condiciones. Sin embargo, estos fungicidas son potencialmente tóxicos para la vida acuática, y en las plantas de empaque frutícola donde se utilizan se generan grandes volúmenes de agua que los contiene y luego son desechados a los cursos de agua natural.
Con el objetivo de remover los fungicidas del agua se está evaluando la capacidad adsorbente de la arcilla natural y de arcillas modificadas químicamente por intercalación de compuestos orgánicos entre sus láminas (organoarcillas).
El experimento de adsorción consiste en hacer una mezcla de arcilla con el agua contaminada, mantenerla en agitación algunas horas y finalmente separar el agua "más limpia" del barro (arcilla con fungicida adsorbido) que cae en el fondo del recipiente. Luego de varios años de trabajo, se han encontrado esperanzadores resultados (alta capacidad de remoción) para algunas familias de fungicidas, mientras que se continúa el estudio de adsorción de otras familias para mejorar la eficiencia en el tratamiento de aguas residuales provenientes de la industria frutícola.
El grupo de estudio también investiga la utilización de arcillas y organoarcillas para retener algunos metales presentes en el agua.
Diariamente, ingerimos metales que naturalmente se encuentran en alimentos y bebidas, en cantidades mínimas indispensables para que nuestro organismo funcione bien, pero cuando estamos expuestos a cantidades superiores a las necesarias éstos pueden ser perjudiciales para la salud.
Esta cantidad extra de metales puede provenir por ejemplo, de efluentes líquidos descargados al ambiente por diversas industrias como la galvanoplastia, minería, industria nuclear, curtiembres, etc. Por lo tanto, es de fundamental importancia evitar que los metales sean descargados a los cuerpos de agua y un método de remediación se basa en la utilización de adsorbentes de bajo costo y fácil operación.
Tal como se indicó, las arcillas cumplen estas condiciones. Metales pesados como cromo, níquel, cobre, cobalto, cesio, estroncio y su interacción con arcillas y organoarcillas están siendo evaluados. Una vez que los metales fueron adsorbidos en las arcillas, la idea es cerrar el ciclo ambiental, no solo adsorber los metales sino también desorberlos (separarlos del sólido para concentrarlos en un volumen de líquido menor) para la posterior reutilización tanto del metal como del material adsorbente.
En este sentido, los investigadores ya evalúan posibles alternativas para la reutilización. Por ejemplo, el hierro adsorbido como contaminante en una arcilla puede utilizarse (en el conjunto hierro + arcilla) como materia prima para la fabricación de un material con propiedades magnéticas.
En los últimos 10 años han empezado a acumularse en el ambiente nuevos contaminantes denominados emergentes, como por ejemplo antibióticos, analgésicos, productos de higiene personal, u hormonas, de los cuales se tiene poca información ambiental, pero se sospecha su potencial impacto en el sistema endocrino de peces de río. Es por ello que los científicos de la UNLP comenzaron a estudiar el comportamiento de estas sustancias y su posible remoción con arcillas y arcillas modificadas con carbón como adsorbentes.
La adsorción como proceso químico es muy versátil y permite la incorporación en la estructura de las arcillas de moléculas con una función determinada, por ejemplo, desinfectantes, o moléculas que tienen la capacidad de controlar la producción de bacterias. En el CETMIC también se estudia la obtención de arcillas bactericidas para su futura incorporación en materiales plásticos (films, por ejemplo) que podrían luego utilizarse en el envasado de alimentos.
Estos resultados, así como el bajo costo de este material y su abundancia en diferentes zonas del país, hacen que las arcillas sean plausibles de ser utilizadas en diversas tecnologías, tanto incorporadas en polímeros como en el tratamiento de efluentes de la actividad agrícola e industrial.
El equipo de trabajo está integrado por: Martina Gamba, Manuel Flores, César Fernández, Florencia Yarza, Emilia Zelaya Soulé, Facundo Barraqué, Mariela Fernández, Luciana Montes, Rosa Torres Sánchez.
