En el contexto de los desafíos ambientales globales, y de manera particular los que enfrenta la Ciudad de México, la búsqueda de soluciones sostenibles se ha vuelto una prioridad.
La contaminación por residuos orgánicos, el creciente estrés hídrico y la necesidad de fuentes de energía renovable son problemáticas interconectadas que demandan respuestas innovadoras.
Es en este panorama que un equipo de científicos mexicanos del Instituto Politécnico Nacional (IPN) y la Universidad Autónoma Metropolitana (UAM) desarrolló un avance tecnológico sin precedentes: el primer reactor bioelectroquímico de lecho fluidizado.
Este desarrollo no solo promete mitigar el impacto de los contaminantes, sino que también ofrece un modelo de aprovechamiento de recursos único a nivel internacional, consolidando a México como un actor relevante en la tecnología de tratamiento de aguas residuales y generación de energía.
El proyecto, que financia la Secretaría de Educación, Ciencia, Tecnología e Innovación (Sectei) de la CDMX, lleva por nombre “Implementación de un reactor bioelectroquímico de lecho fluidizado para la producción de biogás durante el tratamiento de aguas residuales municipales enriquecidas con azúcares fermentables”.
Bajo la dirección de los doctores Celestino Odín Rodríguez Nava, del IPN, y Ricardo Beristain Cardoso, de la UAM, y con la colaboración del profesor Víctor Sánchez Vázquez y el estudiante de maestría Sergio Hernández Suárez, este esfuerzo interdisciplinario logra concebir un sistema que integra procesos biológicos y electroquímicos.
Este enfoque colaborativo entre instituciones académicas no solo subraya la importancia de la sinergia, sino que también sienta las bases para el proceso técnico que se explora a continuación.
Digestión anaerobia
La tecnología del reactor se fundamenta en un proceso ingenioso que tiene sus orígenes en una investigación previa sobre el uso de hongos setas, específicamente de la variedad conocida como de la podredumbre blanca. Estos hongos, reconocidos por su capacidad de producir enzimas, inicialmente se emplearon para degradar contaminantes emergentes como los fármacos presentes en las aguas residuales. Durante este proceso los científicos descubrieron que la degradación generaba una producción significativa de azúcares fermentables.
Este hallazgo se convirtió en la piedra angular del nuevo proyecto, ya que permitió vislumbrar la posibilidad de utilizar estos azúcares, junto con otros residuos orgánicos de podas y jardinería, en un proceso de digestión anaerobia.
Pero el verdadero salto innovador del reactor bioelectroquímico reside en la introducción de un campo eléctrico de baja intensidad durante la fase de digestión anaerobia. A diferencia de otras tecnologías existentes, como los reactores UASB, EGSB o RAFA, que se basan en camas de lodo granular, este reactor mexicano utiliza el campo eléctrico para catalizar y optimizar el metabolismo de la materia orgánica por parte de los microorganismos.
Como resultado, se potencia considerablemente la producción de gas metano, el componente principal del biogás. Esta característica bioelectroquímica es lo que lo convierte en una innovación única en el ámbito global. Además del metano, los científicos señalan el potencial del reactor para producir otros biocombustibles, como bioetanol e hidrógeno, lo que amplía sus aplicaciones futuras.
Se trata de avances tecnológicos que no solo representan una mejora técnica, sino que también conllevan beneficios sustanciales y de doble vertiente. Por un lado, el reactor purifica las aguas residuales de la Ciudad de México, eliminando contaminantes que de otro modo afectarían los cuerpos de agua, permitiendo así su reutilización para diversos fines; y, por otro lado, la producción controlada de biogás a partir de residuos orgánicos permite generar energía eléctrica, ofreciendo una fuente renovable que es tanto ambiental como económicamente ventajosa.
Los investigadores señalan que la inversión necesaria para la construcción de un reactor a escala real podría recuperarse a corto plazo gracias a la energía generada. Los resultados de las pruebas de laboratorio son prometedores, lo que llevó a los científicos a entablar conversaciones con las autoridades de la Ciudad de México para la implementación de proyectos piloto a gran escala.
En conclusión, el reactor bioelectroquímico de lecho fluidizado del IPN y la UAM representa una contribución científica de gran calibre para México y el mundo. Al combinar la degradación de contaminantes con la generación de energía renovable, este proyecto ofrece una solución integral y circular para los problemas de contaminación y dependencia energética. La implementación de un campo eléctrico en la digestión anaerobia no solo lo diferencia de las tecnologías existentes, sino que también maximiza la eficiencia del proceso, demostrando que la innovación local puede tener un impacto global en la construcción de ciudades más sostenibles.
Tecnología emergente
Los Reactores Bioelectroquímicos de Lecho Fluidizado (RBE-LF) se aplican en industrias que generan aguas residuales con contaminantes difíciles de tratar. Algunos ejemplos son:
Textil Para degradar colorantes azoicos y otros compuestos complejos presentes en los efluentes.
Cervecera Tratan aguas residuales ricas en materia orgánica, eliminando contaminantes y, en algunos casos, recuperando energía.
Taninera Se usan para tratar efluentes con compuestos orgánicos complejos como el furfural.
Alimentaria Para el tratamiento de aguas residuales que contienen materia orgánica.