Cómo este químico está convirtiendo residuos agrícolas en filtros de agua

7:18 minutos

Los filtros de carbón activado se han convertido en artículos domésticos comunes como filtros de agua en jarras o directamente en el grifo. Estos filtros de carbón activado también se utilizan en procesos industriales como el tratamiento de aguas residuales y para filtrar las sustancias químicas liberadas en las chimeneas.

La Dra. Kandis Leslie Abdul-Aziz, profesora asistente de ingeniería química y ambiental en la Universidad de California Riverside, ha creado filtros de carbón activado a partir de desechos agrícolas como rastrojos de maíz y cáscaras de naranja.

Abdul-Aziz habla con Ira sobre su investigación y lo que se necesitará para cambiar los procesos de fabricación para que sean más sostenibles y menos dañinos para el planeta.

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Kandis Leslie Abdul-Aziz es profesora asistente de Ingeniería Química y Ambiental en la Universidad de California – Riverside en Riverside, California.

IRA FLATOW: Probablemente hayas visto o tal vez incluso estés usando uno o dos filtros de carbón activado. Ese es el filtro de su jarra de agua que probablemente debería cambiar con más frecuencia de la que realmente lo hace. También es ese filtro negro de su purificador de aire que elimina los químicos del aire. Estos son filtros de carbón activado. Y no están sólo en tu casa. Se utilizan en el tratamiento de aguas residuales y en chimeneas.

Pero ¿y si pudiéramos crear estos filtros utilizando materiales reciclados? Mi próximo invitado está trabajando en esto. Hasta ahora ha fabricado filtros de carbón activado a partir de desechos agrícolas, es decir, hojas de maíz y cáscaras de naranja. Me acompaña ahora para hablar más sobre su investigación la Dra. Kandis Abdul-Aziz, profesora asistente de ingeniería química y ambiental en UC Riverside. Tiene su sede en Riverside, California. Dr. Abdul-Aziz, bienvenido al Viernes de Ciencia.

KANDIS ABDUL-AZIZ: Muy bien. Gracias, Ira. Me alegro de estar aquí.

IRA FLATOW: Como mencioné antes, las cáscaras, los tallos y las hojas se convierten en filtros de carbón. ¿Cómo llegaste a los desechos de maíz?

KANDIS ABDUL-AZIZ: Sí, entonces los desechos de maíz son en realidad los principales desechos agrícolas que se producen en los Estados Unidos. Fui a la escuela en la Universidad de Illinois, así que estoy muy familiarizado con todos los campos de maíz de los alrededores. Y ese fue uno de los primeros problemas iniciales que queríamos utilizar: ver si podíamos hacer algo con todos los desechos de maíz que se generan.

IRA FLATOW: Hmm, ¿y cómo se convierten las hojas de maíz en filtros de carbón? Sé que si le pones una cerilla a una hoja de maíz, comenzará a arder y se pondrá negra, pero eso no es lo que haces, ¿verdad?

KANDIS ABDUL-AZIZ: No, en mi laboratorio de UC Riverside hemos desarrollado un proceso que puede descomponer las hojas de maíz e incluso las cáscaras de cítricos en carbono sólido. Entonces, lo que hacemos es realizar alguna modificación química de ese carbón sólido y crear esta estructura de poros, que luego se llama carbón activado. Y puede utilizar carbón activado en todas estas diferentes aplicaciones interesantes.

IRA FLATOW: Ahora hablemos de algunas de esas aplicaciones interesantes. Nombra algunos realmente buenos para nosotros.

KANDIS ABDUL-AZIZ: Claro, uno de los que la gente conoce mejor es la filtración de agua. De hecho, mi laboratorio ha estado estudiando cómo podemos modificar los filtros de carbón activado a partir de desechos agrícolas y utilizarlos para eliminar diferentes contaminantes del agua. Otra forma también es la purificación del aire. Por lo tanto, puede usar filtros de carbón activado, por ejemplo, en su automóvil para purificar el aire que sale mientras conduce su vehículo.

FLATOW IRA: Hm. Ahora entiendo que se pueden filtrar las PFAS, que están en todas partes, ¿verdad?

KANDIS ABDUL-AZIZ: Cuando comenzamos a trabajar en el desarrollo de estos filtros de agua de carbón activado, buscábamos la eliminación de diferentes compuestos fenólicos porque esos son los que normalmente se ven en los desechos industriales. Pero hablamos con algunas personas en los municipios de agua, especialmente en el sur de California, donde estamos ubicados, y las PFAS parecían ser una de las cosas que estaban en la mente de muchos de estos municipios en términos de eliminarlo de las aguas residuales. Y por eso recientemente comenzamos a considerar la eliminación de PFAS de las aguas residuales y en términos de intentar modificar también las propiedades del carbón activado para que podamos hacerlo también de manera efectiva.

IRA FLATOW: Mencionaste que estabas convirtiendo cáscaras de naranja en filtros de carbón mediante un proceso similar. Me imagino que estando en California, con todos esos naranjales, de ahí es de donde se obtienen las cáscaras, ¿verdad?

KANDIS ABDUL-AZIZ: Sí, absolutamente. Así que a la vuelta de la esquina de mi casa tenemos un huerto de naranjos. Y teníamos la idea de que estábamos en el sur de California. Aquí también queremos beneficiar a la industria local. Por eso queríamos convertir esas cáscaras de naranja, que normalmente se desechan o se usan para alimentar a las vacas, y ver si también podemos utilizarlas como carbón activado. Y de hecho, uno de mis estudiantes de doctorado acaba de ir al huerto de cítricos que está a la vuelta de la esquina de mi casa y consiguió una bolsa de basura llena de cáscaras de naranja. Y lo hemos estado utilizando para muchos de nuestros experimentos.

IRA FLATOW: Deben haber estado más que felices de dártelo.

KANDIS ABDUL-AZIZ: Sí, estaban muy felices.

[RISA]

IRA FLATOW: ¿De qué se fabrican normalmente los filtros de carbón activado? ¿Y por qué deberíamos utilizar materiales reciclados y crear nuevos materiales, como usted, como hojas de maíz o cáscaras de naranja?

KANDIS ABDUL-AZIZ: Normalmente, el carbón activado se elabora a partir de carbón o coco. Ahora, el carbón, quiero decir, si estamos tratando de alejarnos del carbón como recurso energético, entonces sería más ventajoso para nosotros utilizar algo que sea sustentable, como los desechos agrícolas. Además, utilizamos cocos, pero la mayor parte se exporta. Por eso, la utilidad de desarrollar filtros de carbón activado a partir de desechos agrícolas, especialmente los de origen local, es que pueden obtenerse de Estados Unidos.

FLATOW IRA: Mm-hmm. Ahora, ¿cuándo podré conseguir estos filtros en la tienda? Quiero decir, me imagino que estás recién en la fase de investigación, ¿verdad? Pero la gente debe estar preguntándote todo el tiempo, oye, quiero conseguir algunas de estas cosas.

KANDIS ABDUL-AZIZ: Sí, en realidad hay mucho interés en estos filtros de carbón activado renovables. Sin embargo, todavía estamos realizando una cantidad significativa de investigación. Y, en particular, queremos comenzar a mejorarlos en términos de hacerlos más beneficiosos para las instalaciones de tratamiento de agua, haciéndolos así con un tamaño de partícula controlado, como el tamaño granular.

Además de eso, queremos ver qué efectos podrían tener estas diferentes temporadas de crecimiento en el carbón activado porque ese es probablemente uno de los principales problemas: podría haber una especie de heterogeneidad en el ciclo de crecimiento. Y esperamos que eso también se transforme en una modificación de las propiedades del carbón activado que surge de estos recursos agrícolas. Y ahora estamos tratando de investigar eso también.

IRA FLATOW: Parece un experto en carbono. ¿Qué hay en la frontera del carbono, la frontera de la captura de carbono, que le gustaría que sucediera?

KANDIS ABDUL-AZIZ: Un gran impulso de la investigación que estamos haciendo es desarrollar sorbentes que sean capaces de eliminar del aire gases de efecto invernadero como el dióxido de carbono y el metano. Y de hecho estamos tratando de utilizarlos como componentes básicos para fabricar materiales similares a los que fabricamos hoy a partir de combustibles fósiles. Eso es algo realmente emocionante para nosotros.

IRA FLATOW: Cuando lo capturas en el carbono, ¿permanece en el carbono? Quiero decir, ¿podrías usarlo para construir otras cosas con él y encerrarlo para siempre?

KANDIS ABDUL-AZIZ: Por ejemplo, tenemos un material que puede capturar dióxido de carbono y convertirse en carbonato, que es básicamente carbono solidificado. Y entonces puedes guardarlo como una forma de roca. Eso es algo que se está estudiando ahora mismo. Estamos en el otro extremo en términos de intentar hacer algunos usos del carbono capturado. Entonces, capturar CO2 y metano y convertirlos en gas de síntesis, que a menudo es un componente básico para fabricar otras cosas como gasolina o etanol o etileno, que también pueden ser componentes básicos para fabricar otros materiales como polímeros.

IRA FLATOW: Suena muy interesante. Le deseo mucha suerte en esto, Dr. Abdul-Aziz. Gracias por tomarse el tiempo para estar con nosotros hoy.

KANDIS ABDUL-AZIZ: Sí, gracias por invitarme.

IRA FLATOW: Dra. Kandis Leslie Abdul-Aziz, profesora asistente de ingeniería química y ambiental en UC Riverside.

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Shoshannah Buxbaum es productora de Science Friday. Le atraen especialmente las historias sobre salud, psicología y medio ambiente. Es una orgullosa nativa de Nueva Jersey y estará encantada de compartir sus opiniones sobre por qué el estado merece un poco más de amor.

Ira Flatow es el presentador y productor ejecutivo de Science Friday. Su habilidad para la jardinería ha revivido muchas plantas de oficinas al borde de la muerte.

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