¿Podría la levadura de cerveza usada ser la solución a la contaminación por metales pesados en el agua?
Un estudio demuestra que la levadura, un producto de desecho abundante en las fábricas de cerveza, puede filtrar incluso trazas de plomo
Un nuevo análisis realizado por investigadores del Center for Bits and Atoms (CBA) del MIT ha descubierto que la levadura inactiva podría ser eficaz como material barato, abundante y sencillo para eliminar la contaminación por plomo de los suministros de agua potable. El estudio demuestra que este método puede ser eficaz y económico, incluso hasta niveles de contaminación de una parte por billón. Se sabe que incluso a estos niveles tan bajos se producen daños graves para la salud humana.
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El método es tan eficaz que el equipo ha calculado que la levadura de desecho desechada por una sola fábrica de cerveza de Boston bastaría para tratar todo el suministro de agua de la ciudad. Este sistema totalmente sostenible no sólo purificaría el agua, sino que también desviaría lo que de otro modo sería un flujo de residuos que necesitaría ser eliminado.
Los resultados se detallan en la revista Nature Communications Earth and Environment, en un artículo elaborado por la investigadora del MIT Patritsia Statathou; el postdoctorado de la Universidad de Brown y becario visitante del MIT Christos Athanasiou; el profesor del MIT Neil Gershenfeld, director del CBA; y otras nueve personas del MIT, Brown, el Wellesley College, la Universidad Tecnológica de Nanyang y la Universidad Técnica Nacional de Atenas.
El plomo y otros metales pesados en el agua son un importante problema mundial que sigue creciendo a causa de los residuos electrónicos y los vertidos de las explotaciones mineras. Sólo en Estados Unidos, más de 12.000 millas de vías fluviales están afectadas por aguas ácidas de drenaje de minas ricas en metales pesados, la principal fuente de contaminación del agua del país. Y a diferencia de los contaminantes orgánicos, que en su mayoría pueden descomponerse con el tiempo, los metales pesados no se biodegradan, sino que persisten indefinidamente y se bioacumulan. Son imposibles o muy costosos de eliminar por completo mediante métodos convencionales como la precipitación química o la filtración por membrana.
El plomo es muy tóxico, incluso en concentraciones mínimas, y afecta especialmente a los niños a medida que crecen. La Unión Europea ha reducido su norma sobre el plomo permitido en el agua potable de 10 partes por billón a 5 partes por billón. En Estados Unidos, la Agencia de Protección del Medio Ambiente ha declarado que ningún nivel en el suministro de agua es seguro. Y los niveles medios en las masas de agua superficial en todo el mundo son 10 veces más altos que hace 50 años, y van desde 10 partes por billón en Europa hasta cientos de partes por billón en Sudamérica.
"No sólo tenemos que minimizar la existencia del plomo; tenemos que eliminarlo en el agua potable", dice Stathatou. "Y el hecho es que los procesos de tratamiento convencionales no lo hacen con eficacia cuando las concentraciones iniciales que tienen que eliminar son bajas, en la escala de partes por billón y por debajo. O bien no consiguen eliminar por completo esas trazas, o bien, para hacerlo, consumen mucha energía y producen subproductos tóxicos."
La solución estudiada por el equipo del MIT no es nueva: el proceso llamado biosorción, en el que se utiliza material biológico inactivo para eliminar los metales pesados del agua, se conoce desde hace unas décadas. Pero el proceso sólo se ha estudiado y caracterizado a concentraciones mucho más altas, a niveles de más de una parte por millón. "Nuestro estudio demuestra que el proceso puede funcionar eficazmente en las concentraciones mucho más bajas de los suministros de agua típicos del mundo real, e investiga en detalle los mecanismos implicados en el proceso", afirma Athanasiou.
El equipo estudió el uso de un tipo de levadura muy utilizada en la elaboración de cerveza y en procesos industriales, llamada S. cerevisiae, en agua pura con trazas de plomo. Demostraron que un solo gramo de las células de levadura inactiva y seca puede eliminar hasta 12 miligramos de plomo en soluciones acuosas con concentraciones iniciales de plomo inferiores a una parte por millón. También demostraron que el proceso es muy rápido, ya que tarda menos de cinco minutos en completarse.
Como las células de levadura utilizadas en el proceso están inactivas y desecadas, no requieren ningún cuidado especial, a diferencia de otros procesos que dependen de la biomasa viva para realizar tales funciones, que requieren nutrientes y luz solar para mantener los materiales activos. Además, la levadura ya está disponible en abundancia, como producto de desecho de la fabricación de cerveza y de otros procesos industriales basados en la fermentación.
Stathatou ha calculado que para limpiar el suministro de agua de una ciudad del tamaño de Boston, que utiliza unos 200 millones de galones al día, se necesitarían unas 20 toneladas de levadura al día, o unas 7.000 toneladas al año. En comparación, una sola fábrica de cerveza, la Boston Beer Company, genera 20.000 toneladas al año de levadura sobrante que ya no es útil para la fermentación.
Los investigadores también realizaron una serie de pruebas para determinar que las células de levadura son las responsables de la biosorción. Athanasiou afirma que "explorar los mecanismos de biosorción a concentraciones tan exigentes es un problema difícil. Fuimos los primeros en utilizar una perspectiva mecánica para desentrañar los mecanismos de biosorción, y descubrimos que las propiedades mecánicas de las células de levadura cambian significativamente tras la absorción de plomo. Esto proporciona una visión fundamentalmente nueva del proceso".
La siguiente fase de la investigación del equipo consiste en idear un sistema práctico para procesar el agua y recuperar la levadura, que podría separarse del plomo para reutilizarlo.
"Para ampliar el proceso y ponerlo en práctica, hay que incrustar estas células en una especie de filtro, y éste es el trabajo que se está llevando a cabo actualmente", afirma Stathatou. También están buscando formas de recuperar tanto las células como el plomo. "Tenemos que realizar más experimentos, pero existe la opción de recuperar ambas cosas", dice.
El mismo material puede usarse potencialmente para eliminar otros metales pesados, como el cadmio y el cobre, pero para ello habrá que seguir investigando para cuantificar los índices efectivos de esos procesos, dicen los investigadores.
En el equipo también participaron Marios Tsezos, de la Universidad Técnica Nacional de Atenas, en Grecia; John Gross, del Wellesley College; Camron Blackburn, Filippos Tourlomousis y Andreas Mershin, del CBA del MIT; Brian Sheldon, Nitin Padture y Eric Darling, de la Universidad de Brown; y Huajian Gao, de la Universidad de Brown y la Universidad Tecnológica de Nanyang, en Singapur.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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