Absorción de fertilizantes fosfatados de aguas residuales agrícolas
Aunque los fertilizantes químicos son una parte esencial de la agricultura moderna, distan mucho de ser perfectos. «Los fertilizantes convencionales no solo son muy ineficaces, sino que muchos filtran fósforo al suelo, lo que tiene efectos nocivos tanto para el medio ambiente como para la salud humana», afirma Jorge Rodríguez Navarro, catedrático de la Universidad de Granada. Con el apoyo del proyecto financiado con fondos europeos PSust-MOF (Metal-Organic Frameworks as multifunctional materials toward P-sustainability), Rodríguez Navarro, junto con su colega e investigador Francisco Carmona, dirigió los trabajos para crear una economía circular del fósforo. «El objetivo principal del proyecto era crear un adsorbente innovador capaz de desintoxicar las aguas residuales agrícolas recuperando —y reutilizando— los fertilizantes fosfatados», explica Carmona.
Marcos metalorgánicos sostenibles
Para lograr este objetivo, el equipo del proyecto, que contó con el apoyo de las Acciones Marie Skłodowska-Curie, se centró en una clase emergente de materiales porosos denominados marcos metalorgánicos basados en circonio (Zr-MOF), que tienen una gran afinidad por los grupos fosfatados. Sin embargo, los investigadores no solo querían crear Zr-MOF, sino hacerlo de forma sostenible. «Las propiedades excepcionales de los marcos metalorgánicos los convierten en materiales prometedores para un sinfín de aplicaciones —señala Rodríguez Navarro—. Por desgracia, suelen prepararse con disolventes tóxicos y en condiciones difíciles». En su lugar, los investigadores demostraron la viabilidad de sintetizar Zr-MOF mediante un método asistido por microondas. En el innovador proceso se utiliza agua como disolvente y es posible modular de forma fácil y selectiva el tamaño de las partículas de los materiales resultantes. «Al hacer su producción industrial más fácil, menos cara y más sostenible, este proceso facilitará el uso de estos materiales en condiciones reales», añade Carmona.
Capacidad para absorber iones fosfatados
Además de crear un proceso sostenible para fabricar materiales de Zr-MOF, el equipo del proyecto también demostró la capacidad de estos materiales para absorber con eficacia iones fosfatados en concentraciones importantes. Una vez capturados estos iones, pueden reutilizarse en la fabricación de nuevos fertilizantes absorbentes de fosfato. «Hemos demostrado que los Zr-MOF no solo pueden adsorber reversiblemente iones fosfatados, sino que son capaces de degradar al mismo tiempo el plaguicida organofosforado tóxico en compuestos inocuos —afirma Rodríguez Navarro—. Esta capacidad abre la puerta a poder desintoxicar las aguas residuales derivadas de las actividades agrícolas».
Afrontar los retos de la escasez y la ineficacia
La escasez de fósforo y la ineficacia de los fertilizantes son dos obstáculos fundamentales para lograr una agricultura productiva y sostenible. El proyecto PSust-MOF ha contribuido a superar ambos escollos. «Al recuperar el fósforo de las aguas residuales agrícolas y reutilizarlo en la creación de fertilizantes nuevos y eficaces, nuestro trabajo demuestra el potencial de los marcos metalorgánicos para abordar simultáneamente los retos de la escasez y la ineficiencia mediante la creación de una economía circular del fosfato», indica Carmona. «Este proyecto ha conseguido concienciar sobre la sostenibilidad del fósforo y ha mostrado cómo la investigación es la clave para encontrar estrategias y tecnologías que permitan superar estos importantes retos», agrega Rodríguez Navarro. En la actualidad, los investigadores trabajan para avanzar en la procesabilidad de los materiales metalorgánicos utilizando compuestos o matrices de membrana mixta, un avance que permitiría producirlos a escala.
Palabras clave
PSust-MOF, fertilizantes, fósforo, suelo, aguas residuales agrícolas, marcos metalorgánicos a base de circonio, fertilizantes fosfatados, agricultura, economía circular, Zr-MOF
