Cómo convertir los restos de uva en un filtro que limpia antibióticos del agua

Salvador Cotillas Soriano, Ana Hayat Berros, Carmen María Domínguez Torre, José Leandro da Silva Duarte.

Universidad Complutense de Madrid. 

Mario de la Fuente Lloreda.

Universidad Politécnica de Madrid (UPM).

El biochar obtenido a partir de residuos de uva presenta propiedades especialmente adecuadas para atrapar antibióticos como el meropenem.

Los hospitales están diseñados para curar, aunque también generan un problema ambiental. En sus aguas residuales acaban restos de medicamentos que el cuerpo humano no ha metabolizado, junto con desinfectantes y otros productos químicos. Entre esos compuestos, hay antibióticos de última generación que, una vez liberados al medio ambiente, pueden tener consecuencias indeseadas.

Cuando estos fármacos alcanzan ríos y suelos, incluso en concentraciones muy bajas, pueden alterar las comunidades microbianas naturales. Este proceso favorece la aparición y la propagación de bacterias resistentes a los antibióticos, uno de los grandes retos sanitarios del siglo XXI. Por eso, reducir la presencia de estos compuestos en las aguas residuales no es solo una cuestión ambiental, sino también un problema de salud pública.

Uno de los antibióticos más preocupantes es el meropenem. Se trata de un fármaco que se utiliza en hospitales para tratar infecciones graves: en muchos casos, es la última opción terapéutica disponible cuando otros antibióticos han dejado de ser eficaces. Su valor clínico es incuestionable, pero también lo es su persistencia en el medio acuático: los tratamientos convencionales de depuración no siempre consiguen eliminarlo por completo antes de que el agua sea devuelta al entorno.

De residuo agrícola a aliado ambiental

En este contexto, nuestra investigación, dentro del grupo INPROQUIMA de la Universidad Complutense de Madrid y en colaboración con la Universidad Politécnica de Madrid, propone una solución basada en la economía circular. La idea es sencilla: convertir un residuo agrícola abundante en un material capaz de eliminar antibióticos del agua antes de que lleguen al medio ambiente.

El punto de partida son los raspones de uva, los restos leñosos del racimo que quedan tras la vendimia. En las regiones vitivinícolas, se generan grandes cantidades de este residuo cada año, cuyo aprovechamiento suele ser limitado. A menudo, se destina a compostaje o se desecha, pese a tratarse de una biomasa rica en carbono y con una estructura adecuada para aplicaciones ambientales.

La elección de los raspones de uva no es casual. Además de ser abundantes y locales, presentan características que los hacen especialmente interesantes para su transformación en materiales porosos. Al tratarse de un residuo vegetal lignocelulósico, puede convertirse mediante procesos relativamente simples en un material estable, con una estructura interna capaz de interactuar con distintos contaminantes. Esto permite desarrollar soluciones de bajo coste y menor impacto ambiental, sin recurrir a materiales sintéticos ni a procesos complejos.

A partir de los raspones de uva se produce biochar, un material carbonoso obtenido mediante pirólisis, es decir, calentamiento en ausencia de oxígeno. El biochar tiene una estructura porosa y una gran superficie interna, dos características clave para capturar contaminantes disueltos en el agua. Además, puede someterse a un proceso de activación suave que mejora aún más su capacidad de interacción con otras moléculas.

Atrapar antibióticos antes de que lleguen al río

El biochar obtenido a partir de residuos de uva presenta propiedades especialmente adecuadas para atrapar antibióticos como el meropenem. Pero más allá de su comportamiento en condiciones ideales de laboratorio, el aspecto clave era comprobar si funcionaría en un escenario más realista.

Para ello, realizamos ensayos con un agua que simulaba un efluente hospitalario, con una composición salina similar a la que se encuentra en este tipo de vertidos. Este es un entorno especialmente exigente, ya que las sales y otras sustancias presentes compiten entre sí y dificultan los procesos de eliminación de contaminantes.

Aun así, el biochar fue capaz de eliminar completamente el meropenem en un amplio rango de concentraciones. Este resultado indica que el material mantiene su eficacia también en aguas complejas, una condición imprescindible para pensar en aplicaciones prácticas en el tratamiento de aguas residuales.

Además, el proceso mostró un efecto adicional interesante: este compuesto también redujo parcialmente la salinidad del agua, capturando algunos de los iones disueltos. Aunque este no era el objetivo principal del estudio, podría contribuir a mejorar la calidad del efluente tratado y facilitar etapas posteriores de depuración o reutilización del agua.

Un material que puede reutilizarse

La sostenibilidad de cualquier tecnología de tratamiento depende en gran medida de su capacidad de reutilización. Un material que solo puede usarse una vez difícilmente puede considerarse una solución viable a gran escala.

En este caso, el biochar obtenido a partir de residuos de uva puede regenerarse tras captar el antibiótico mediante un procedimiento sencillo. Esto permite recuperar el material y emplearlo de nuevo en varios ciclos consecutivos de tratamiento. Tras varios usos, el biochar mantiene una elevada eficacia y sigue eliminando alrededor del 90 % del antibiótico presente en el agua.

Aunque se observa una ligera pérdida de rendimiento con el número de ciclos, los resultados indican que el material es estable y reutilizable, lo que refuerza su interés desde el punto de vista ambiental y económico.

Pequeñas soluciones para un problema global

Este trabajo se suma a un enfoque cada vez más necesario en el tratamiento de aguas: aprovechar residuos y convertirlos en recursos. Transformar un subproducto agrícola en una herramienta para reducir la contaminación farmacéutica permite cerrar ciclos, disminuir costes y reducir el impacto ambiental asociado tanto a los residuos como a los tratamientos convencionales.

Aún es necesario avanzar hacia pruebas a mayor escala y con aguas residuales reales, donde la composición es más variable y compleja. Mientras, los resultados muestran que materiales sencillos, de origen vegetal y obtenidos mediante procesos poco agresivos pueden contribuir de forma significativa a frenar la dispersión de antibióticos en el medio ambiente.

Combatir la resistencia antimicrobiana no depende solo de cómo usamos los antibióticos en hospitales y centros de salud. También pasa por evitar que sus restos sigan circulando fuera de ellos. Y, en ese camino, desechos tan comunes como los de la uva pueden desempeñar un papel inesperado.

Fuente:
The Conversation