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Una piedra gredosa, que se halla en las playas de los r�os y los mares, logra degradar los contaminantes diluidos en las fuentes h�dricas. Un trabajo de tres a�os permiti� desarrollar la t�cnica, relativamente simple, que est� en la mira de textileras, imprentas y de Ecopetrol.

La ilmenita, mineral que se encuentra a orillas de r�os y mares, podr�a ser la soluci�n para descontaminar las aguas residuales de cientos de industrias que hoy envenenan los r�os del pa�s.

Desde hace tres a�os, cient�ficos de la Universidad Nacional de Colombia desarrollan un mecanismo que permite degradar los compuestos contaminantes presentes en los desechos l�quidos, para evitar que pasen al estado gaseoso (al aire) y contin�en un ciclo perjudicial para el ambiente.

"Trabajamos en algo denominado procesos avanzados de oxidaci�n, los cuales se conocen desde hace 40 a�os en el mundo. Consiste en tomar los compuestos y degradarlos en un m�todo que busca mineralizar la mol�cula, esto es, producir di�xido de carbono (CO2) y agua (H2O), que no son nocivos para el ambiente", explica Herney Ram�rez, profesor del Departamento de Ingenier�a Qu�mica.

Imagin�monos un fenol (compuesto muy contaminante), un clorofenol (t�xico) y un colorante (compuesto de cadenas moleculares grandes muy peligrosas). Lo que hace el proceso es agarrar esas mol�culas, romperlas y llevarlas a cadenas moleculares m�s peque�as; el derivado que emerge no es tan contaminante. Todo lo anterior sucede dentro del l�quido", explica Ram�rez.

Un nuevo camino

Uno de los procesos avanzados de oxidaci�n m�s conocidos es la reacci�n de Fenton, que consiste en tomar hierro y mezclarlo con per�xido de hidr�geno, es decir, agua oxigenada (H2O2). Se encontr� que los dos compuestos reaccionaban y formaban lo que se conoce como radicales libres, que son altamente oxidantes y toman una mol�cula, la descomponen, la degradan y por �ltimo la mineralizan.

"El proceso ten�a una dificultad y era la formaci�n de lodos que no ayudan para nada en la industria o en las plantas de tratamiento porque se necesitar�a otro procedimiento para retirar ese sobrante", comenta Ram�rez.

Hace 25 a�os se empezaron a hallar nuevos procesos avanzados de oxidaci�n en los que se agarra un s�lido al cual se le pone hierro (Fe); el problema es que se necesitaba unir di�xido de titanio con el metal para generar los radicales deseados en contacto con la luz ultravioleta (UV), radiaci�n que produce la oxidaci�n. Esta es una uni�n dif�cil de realizar en laboratorio, por lo que se ensayaron varios m�todos con el fin de lograr la mezcla.

Para ello era necesario un catalizador, sustancia que permite acelerar o propiciar una determinada reacci�n qu�mica en contacto f�sico con reactivos espec�ficos, sin cambiar sus propiedades originales.

"Comenzamos a trabajar hace tres a�os en el tema e hicimos los primeros catalizadores usando una arcilla localizada en Tulu� (Valle del Cauca) llamada bentonita, que tiene la ventaja de contener hierro en su estructura. La empezamos a mezclar con el di�xido de titanio y obtuvimos unas microesferas que nos permit�an degradar contaminantes, pero el catalizador se desactivaba en el proceso", menciona Ram�rez.

El hallazgo

Finalmente, ingenieros qu�micos de Ingeominas descubrieron en la base de datos de la Instituci�n un mineral que de manera natural tiene la mezcla de di�xido de titanio con �xido de hierro: la ilmenita. "Se ajustaba como anillo al dedo porque nos evit�bamos el problema de buscar m�todos de preparaci�n para unir los dos compuestos, con el riesgo de que se desactivara el catalizador; era lo que busc�bamos", agrega el experto.

En ese momento unieron fuerzas con los ge�logos. El miner�logo Thomas Cramer, del Departamento de Geociencias, y sus estudiantes del Laboratorio de Geoqu�mica y Mineralog�a Aplicada analizaron ilmenitas procedentes de Guaviare, Guain�a y Putumayo recolectadas por los estudiantes Zez� Amaya, Amed Bonilla y Jos� Franco.

La ilmenita es un �xido de titanio y hierro (FeTiO3) que se forma originalmente en magmas, y despu�s, cuando la roca se descompone por la meteorizaci�n, se concentra en arenas de r�os y playas. El mineral tiene una peque�a dificultad y es que no es puro, viene con algunas trazas de qu�micos no apropiados para la reacci�n, como magnesio, manganeso, calcio y potasio.

Se concluy� que el de mejor proporci�n en t�rminos de hierro y di�xido de titanio es el de Guaviare. Aunque hace poco se descubrieron reservas cerca a las playas de Santa Marta, todav�a no ha sido estudiada su calidad.

"Queremos estudiar cu�les ilmenitas ofrecen los mejores resultados y c�mo se transforman durante la fotocat�lisis", agrega Cramer.

La ilmenita es un s�lido parecido a la arcilla o a la arena, que debe someterse a un complicado tratamiento de pulverizaci�n. Primero, se le debe separar la magnetita (un tipo de mineral magn�tico) usando un im�n muy potente; al retirarlo, es necesario remover otros elementos adheridos mediante los �cidos sulf�rico, clorh�drico y n�trico. As� se purifica y se adquiere un alto contenido de di�xido de titanio y �xido de hierro.

Hasta ah�, "lo que obtenemos son grumos que, en ese estado, no sirven, pues necesitamos que la sustancia est� en suspensi�n (dispersa de forma uniforme en el medio l�quido) para garantizar un buen contacto entre la materia contaminante y el s�lido (ilmenita), que act�a como catalizador. Por eso, los grumos se muelen en un mortero especial �a futuro la idea es hacerlo en un molino de bolas� para conseguir las part�culas deseadas", explica Ram�rez.

Luego, la mezcla se vierte en agua, se agita, se expone a la luz UV y as� se inicia un proceso de degradaci�n de los contaminantes, en lo que se denomina una cat�lisis natural. Por ejemplo, si se toma una muestra de agua contaminada con el colorante Naranja 2, muy usado por las textileras, mediante este tratamiento se logra purificarla en 70% y hacerla transparente. Cabe destacar que de un kilo de ilmenita natural, sin procesar, se obtienen solo 300 gramos aptos para depurar el agua contaminada.

"La mayor ventaja es que usamos un mineral que se encuentra en la naturaleza, solo hay que recogerlo; si bien su trituraci�n no es tan f�cil, el proceso de purificaci�n es simple. El principal contra es el costo de la luz UV, por eso queremos desarrollar un fotorreactor con el fin de aprovechar la luz del sol", afirma el experto.

Por ahora, empresas como Ecopetrol y las dedicadas a la imprenta y a las telas est�n interesadas en aplicar en sus t�cnicas industriales el mecanismo ideado por la UN. Los investigadores del Departamento de Ingenier�a Qu�mica buscan por ahora una patente para el descubrimiento, que representar�a un gran alivio para el ambiente.

Publicado originalmente en UN Peri�dico, Uniersidad Nacional de Colombia