Un sistema de arena y luz elimina todos los microplásticos del agua de lavar poliéster

El lavado de prendas de poliéster libera microplásticos, una amenaza ambiental persistente. Un equipo del Instituto de Tecnología Química (ITQ) ha desarrollado un sistema de depuración que, en una única etapa, retiene las microfibras de plástico presentes en el agua de la lavadora y las elimina por completo mediante el uso de la luz.

La investigación se ha llevado a cabo en el ITQ, centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y de la Universitat Politècnica de València (UPV). El estudio, titulado “Sistema fotocatalítico de flujo continuo escalable basado en un compuesto de arena recubierta con TiO₂ para la mineralización de microplásticos” (del inglés, “Scalable continuous-flow photocatalytic system based on a TiO₂-coated sand composite for microplastic mineralization”)⁽¹⁾, se publica en la revista Chemical Engineering Journal y lo firman Carlos Company-Doménech, Alberto Blázquez-Moraleja, Francisco Boscá y María Luisa Marín. Sus resultados muestran una eliminación completa de los microplásticos de PET presentes en el agua del lavado de textiles.

Arena y luz contra el plástico

El nuevo sistema, desarrollado por el grupo Pama del ITQ, se basa en un material formado por arena comercial y microesferas de sílice recubiertas con dióxido de titanio. Su objetivo son los microplásticos de PET (tereftalato de polietileno), un plástico muy utilizado en botellas, productos de limpieza y fibras textiles, que se libera durante el lavado de la ropa.

La arena actúa como un filtro que retiene los microplásticos, mientras que la luz ultravioleta aplicada activa el dióxido de titanio

FRANCISCO BOSCÁ, investigador del CSIC en el ITQ

“La arena actúa como un filtro que retiene los microplásticos, mientras que la luz ultravioleta aplicada activa el dióxido de titanio para generar sustancias capaces de degradar los microplásticos”, explica Francisco Boscá, investigador del CSIC en el ITQ (CSIC-UPV). Dicho de otro modo, un mismo material cumple dos funciones a la vez: atrapa las fibras de plástico y, al recibir la luz, genera las sustancias que las descomponen. Es la combinación de la filtración y de la degradación lo que permite tratar el agua en un solo paso.

“Cuando el material se incorpora a un reactor tubular de flujo continuo iluminado con leds, se produce el efecto simultáneo de retención y degradación de los microplásticos”, añade María Luisa Marín, investigadora del ITQ y catedrática de la UPV. En la práctica, el agua atraviesa de forma continua un reactor con forma de tubo que contiene el material y que se ilumina con leds, de modo que la retención y la degradación de los microplásticos ocurren al mismo tiempo.

La luz resulta decisiva. Sin iluminación, el lecho de arena retiene solo alrededor del 70 % de los microplásticos y acabaría colmatado, es decir, obstruido por las partículas acumuladas. De ahí el papel de la fotocatálisis, el proceso que acelera una reacción química mediante la luz y el uso de un catalizador, que en este caso es el dióxido de titanio.

Una degradación total del plástico

El sistema se ha probado de forma continua con agua procedente del lavado doméstico de prendas de poliéster, sin modificar su pH ni añadir productos químicos que faciliten la degradación. Los resultados mostraron una eliminación completa de los microplásticos de PET presentes en el agua generada por el lavado de textiles con agua del grifo.

Con el sistema que hemos desarrollado, además de separar los microplásticos, conseguimos su degradación total

CARLOS COMPANY-DOMÉNECH, investigador predoctoral del ITQ

“Con el sistema que hemos desarrollado, además de separar los microplásticos, conseguimos su degradación total”, explica Carlos Company-Doménech, investigador predoctoral del ITQ y primer autor del estudio. Ahí reside, según subraya, la novedad del trabajo: en los intentos anteriores de eliminar microplásticos del agua solo se describían degradaciones parciales.

Una degradación parcial no resuelve el problema ambiental, porque deja como resultado partículas todavía más pequeñas, los nanoplásticos. Por eso el investigador destaca la importancia de lograr que el plástico se destruya por completo y no se limite a fragmentarse en trozos cada vez menores.

Diversas técnicas de análisis han confirmado tanto la desaparición de los microplásticos como su transformación en compuestos más simples. Es decir, el plástico no solo se separa del agua, sino que se descompone.

Reutilización y posibles aplicaciones

Otra de las ventajas del material es su reutilización. El equipo investigador trató más de 50 litros de agua con el mismo material, que pudo reutilizarse tras someterlo a un proceso de regeneración entre ciclos. Además, no se detectó titanio en el agua tratada, un dato relevante dado que el dióxido de titanio forma parte del propio material.

Estos resultados suponen un avance en el desarrollo de tecnologías que integran la filtración y la fotocatálisis

ALBERTO BLÁZQUEZ-MORALEJA, investigador postdoctoral del ITQ

“Estos resultados suponen un avance en el desarrollo de tecnologías que integran la filtración y la fotocatálisis, abren nuevas posibilidades para el tratamiento de aguas contaminadas por microplásticos e invitan a pensar en escalar la tecnología”, explica Alberto Blázquez-Moraleja, investigador postdoctoral del ITQ que también participa en el trabajo. Los autores consideran, por tanto, que este tipo de sistemas abre la puerta a tratar con luz y filtración el agua contaminada por microplásticos.

De momento, el sistema se ha evaluado solo a escala de laboratorio, con agua procedente de procesos de lavado sin detergente y con tiempos de tratamiento superiores a las dos horas y media. Los investigadores reconocen que todavía es necesario optimizar el proceso para mejorar su rendimiento.

Aun así, destacan que, a medio plazo, podría explorarse como un módulo complementario en lavanderías industriales, en procesos de la industria textil o en estaciones de tratamiento de aguas residuales, especialmente en las corrientes con una liberación significativa de fibras plásticas.

El equipo estudia, además, su uso para eliminar distintos tipos de microplásticos presentes en otras aguas, como las de la Albufera de València.