Membranas del suero de leche para separar metales del agua

Algunos metales pesados, como el mercurio y el níquel, son tóxicos para los seres humanos. Por ello, la Facultad de Ingeniería desarrolló una membrana a partir del suero de leche, que permite separar estos metales y filtrar el agua para que sea potable y utilizable. En este proyecto, participaron los profesores Carlos Jiménez Junca, investigador principal; María Ximena Quintanilla y Luis Eduardo Díaz, coinvestigadores; y Laura Cristina Ramírez, estudiante de Maestría; además, desde México se recibió el apoyo de los profesores del Instituto Tecnológico de Aguascalientes, Adrián Bonilla Petriciolet y Didilia Mendoza.

Esta iniciativa nació como respuesta a la gran necesidad de remover metales pesados de forma eficiente y económica, sobre todo del mercurio, ya que Colombia, con este metal, es el país más contaminante per cápita en el mundo. Asimismo, era necesario darle un valor agregado al suero de leche, subproducto de la industria quesera, teniendo en cuenta que, por cada kilogramo de queso que se produce en Colombia, son desechados nueve de suero de leche a los ríos, generando altos niveles de contaminación.

Durante esta investigación, se desarrollaron dos tipos de membranas elaboradas a partir de nanofibras de suero de leche, usando dos metodologías. La primera consiste en un tratamiento térmico mediante el cual el suero de leche se somete a calentamiento y las proteínas se rompen usando diferentes pH, temperatura y tiempo. En consecuencia, se forman las nanofibras que luego se fijan en un soporte de carbón activado. Por otra parte, se usa la metodología de electrohilado, con la cual se prepara una solución de suero de leche y se rompen las proteínas, las cuales son hiladas y, mediante un campo eléctrico, se atrae la solución desde una aguja hasta una superficie plana, en la cual se tejen las nanofibras y se obtiene la membrana.

La Facultad de Ingeniería desarrolló una membrana a partir del suero de leche, que permite separar estos metales y filtrar el agua para que sea potable y utilizable.

Las membranas de suero de leche remueven los metales pesados debido a los enlaces químicos y físicos que se forman cuando las proteínas del suero de leche se rompen y, en consecuencia, la superficie de la membrana adquiere una carga positiva o negativa. Por lo tanto, cuando la membrana contacta los metales pesados, estos son atraídos electrostáticamente y, por medio de interacciones físicas y químicas, los metales pesados quedan atrapados en esta. “El proceso de la membrana para remover los metales pesados del agua es bastante eficiente, debido a que en nuestro estudio y en otros similares, se logran eficiencias de remoción de metales pesados por encima del 90 %, usando la membrana por más de 10 ciclos de filtración. Asimismo, al comparar la eficiencia de adsorción de la membrana del suero de leche obtenida con otras similares reportadas en la literatura, esta ha demostrado ser prometedora”, dice Laura Cristina Ramírez.

En comparación con otras técnicas, el método de la membrana resulta ser mucho más económico y simple que otras opciones utilizadas actualmente. “Existen varios métodos para eliminar los metales pesados del agua, como la precipitación química, el intercambio iónico, la ósmosis inversa y la electrodiálisis. Sin embargo, la mayoría de estos son de alto costo, generan residuos o necesitan condiciones específicas para asegurar la remoción aceptable de los metales pesados. Por otra parte, el método de adsorción que usa la membrana es eficiente, debido a que el proceso para llevar a cabo esa remoción es simple, de bajo costo y la membrana se puede reciclar”, agrega Ramírez.

Los resultados de esta investigación demuestran que las membranas obtenidas son competitivas con respecto a diferentes membranas comerciales, y referenciadas en contenidos científicos. Ya se publicó un artículo y hay dos solicitudes de patentes en proceso.