El consumo excesivo de antibióticos genera cepas bacterianas y genes resistentes, por lo que es necesario buscar soluciones para eliminarlos de las aguas residuales y poder reutilizarlas de forma saludable. Investigadores de la Estación Experimental del Zaidín-CSIC, en Granada, y de la Universidad Politécnica de Madrid han desarrollado nuevos materiales de carbono a partir de los residuos de la producción de setas comestibles de la especie Pleurotus ostreatus, que son eficaces para adsorber antibióticos del agua.
El agua es un factor clave para la vida, pero su disponibilidad y calidad está siendo gravemente afectada por contaminantes emergentes, como los fármacos y los antibióticos. El ciprofloxacino es un antibiótico usado en todo el mundo para combatir enfermedades causadas por bacterias, y su presencia en las aguas genera cepas bacterianas y genes resistentes a los antibióticos, lo cual es un problema para la salud pública y para el medioambiente. Por este motivo, en 2018 la Comisión Europea incluyó el ciprofloxacino en la lista de compuestos cuya presencia en las aguas debía mantenerse bajo vigilancia y su uso se restringió a partir del 2019. Sin embargo, el antibiótico todavía está presente en los recursos hídricos, ya que se excreta por la orina y no se elimina en las plantas de tratamiento de aguas residuales urbanas. Asimismo, en cauces de agua con vertidos procedentes de plantas farmacéuticas se han llegado a detectar concentraciones de hasta 31 mg/L.
Para la remediación de estas aguas, el uso de materiales adsorbentes como el carbón activado es ventajoso en comparación con otros métodos como la oxidación avanzada o los métodos biológicos, porque su aplicación es más sencilla, consume menos energía y no libera otros compuestos químicos al medio.
Materiales de carbono obtenidos a partir del residuo generado en la producción de la seta Pleurotus ostreatus
Dada la demanda actual de adsorbentes renovables y de bajo coste, en este estudio proponemos una alternativa optima frente al carbón activado convencional. En concreto, hemos investigado la conversión del residuo de la producción de seta P. ostreatus para obtener nuevos materiales adsorbentes y su uso en la eliminación de contaminantes emergentes del agua.
La investigación aporta nuevos conocimientos de las características y el potencial adsorbente de diferentes materiales de carbono derivados de hidrochar y biochar (productos del tratamiento termoquímico del residuo) mediante la activación con tiourea o carbonato potásico para su dopaje con azufre, nitrógeno y oxígeno.
Aunque se ha documentado la eficacia de los biochar activados con carbonato potásico o tiourea para eliminar otros antibióticos del agua, no hay información disponible sobre los hidrochar y no existe ningún trabajo que compare la capacidad adsorbente de estos materiales obtenidos a partir del mismo residuo para el antibiótico ciprofloxacino.
Los resultados obtenidos de los estudios de adsorción revelaron que la velocidad y el mecanismo de adsorción del ciprofloxacino por estos nuevos materiales depende de propiedades como el pH, el contenido en sales, el área superficial, la distribución y el tamaño de los poros, así como de la presencia de grupos funcionales con oxígeno.
El 84% del ciprofloxacino se adsorbe en 5 minutos por el hidrochar
Los materiales avanzados que hemos obtenido muestran capacidad para retener el ciprofloxacino en agua, aunque, la velocidad de adsorción en el hidrochar es relativamente mayor que para el biochar. El 84% del ciprofloxacino presente en el agua es adsorbido por el hidrochar en tan solo 5 minutos.
El estudio de caracterización y los datos de adsorción han permitido elucidar los mecanismos de interacción implicados y muestran que la adsorción máxima se produjo en soluciones acuosas con pH 7, similar al que presentan los efuentes de las depuradoras.
Los hallazgos de este estudio son de gran interés en zonas áridas y semiáridas con escasez de aguas. Además, tienen especial relevancia en el campo de la ingeniería de procesos fisicoquímicos para desarrollar y optimizar métodos más eficientes y sostenibles de purificación para el agua. Esta investigación también contribuye a valorizar residuos de la agroindustria, lo que fomenta la economía circular y el desarrollo del sector agrícola.
Estudio financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación, Programa de I+D+i orientado a los Retos de la Sociedad y cofinanciado con Fondos FEDER (PID2020-116210RB-I00).
Referencia:
Romero, E., Méndez, A., Moral-Rodríguez, A.I., Casco, G., Nogales, R. 2025. Comparative efficiency of hydrochar and biochar from spent Pleurotus ostreatus substrate for removing ciprofloxacin from water. Journal of Water Process Engineering, 69, 106707. DOI: 10.1016/j.jwpe.2024.106707
Autores del artículo divulgativo:
Esperanza Romero, Adriana Isabel Moral-Rodríguez y Rogelio Nogales
Estación Experimental del Zaidín – Consejo Superior de Investigaciones Científicas (EEZ-CSIC)
Ana Méndez y Gabriel Gascó
Universidad Politécnica de Madrid
Fuente: Scientias
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