Así es el nuevo adsorbente que reutiliza desechos mineros y reduce casi un 65% las emisiones de amoníaco

La gestión sostenible de los residuos industriales y agrícolas representa uno de los principales retos ambientales del siglo XXI. La acumulación de residuos de carbón tras la extracción minera y la presencia de contaminantes en los residuos ganaderos, como el amoníaco y metales tóxicos, constituyeron durante años un desafío para investigadores e industrias dedicadas a buscar soluciones de bajo impacto ambiental.

En este escenario, la búsqueda de materiales que permitan reutilizar subproductos industriales y, al mismo tiempo, minimizar la dispersión de contaminantes en ecosistemas productivos, se volvió una prioridad global.

Hasta ahora, los métodos convencionales para el tratamiento de desechos agroindustriales exigían elevadas temperaturas o el uso intensivo de recursos, lo que conllevaba altos costos económicos y emisiones de dióxido de carbono (CO₂).

Así, la transformación de residuos mineros en materiales útiles había resultado poco rentable y limitada a escalas menores, frenando avances en la creación de productos de alto valor agregado a partir de materiales considerados desechos. Esta limitación impulsó a equipos científicos de diferentes partes del mundo a indagar fórmulas que permitieran reaprovechar estos residuos para beneficio de la agricultura y el medio ambiente.

En este contexto, un estudio publicado en la revista Biochar presenta la creación de un material capaz de transformar residuos de carbón en un adsorbente multifunción, con el potencial de capturar amoníaco y retener metales peligrosos presentes en el estiércol.

El estudio, realizado por investigadores de la Universidad de Melbourne, Australia, describe un material capaz de transformar residuos de carbón en un adsorbente multifunción para capturar amoníaco y retener metales peligrosos presentes en el estiércol, según el comunicado de prensa de la universidad.

Conversión eficiente de residuos en insumo agrícola

El equipo científico dirigido por Jing Hu, profesora de la Universidad de Melbourne, desarrolló un procedimiento de modificación química que transforma residuos de carbón en un adsorbente eficaz de doble función.

Este material se obtiene mediante un proceso catalítico con plata y dióxido de titanio (Ag/TiO₂), que funciona a tan solo 250°C —temperatura considerablemente baja frente a los tratamientos estándar— y genera su propio calor, reduciendo el consumo energético y las emisiones asociadas al proceso.

Según el comunicado emitido por la casa de altos estudios y replicado en Eurekalert: “La transformación mediante oxidación catalítica acoplada permite la generación de especies reactivas de oxígeno que funcionalizan la superficie del residuo, habilitando la formación de microporos y grupos químicos activos”.

Estos cambios estructurales confieren al material una capacidad para interactuar tanto con moléculas de amoníaco como con metales pesados, fenómeno conocido como “adsorción acoplada”.

El estudio señala que “el nuevo adsorbente logra una capacidad de captura de amoníaco de 56,80 miligramos por gramo, 16 veces superior a la de los residuos sin tratar”, mientras que, tras esa adsorción, la retención de cobre (Cu) se triplicó, alcanzando 33,29 miligramos por gramo. Esta propiedad permite el tratamiento de efluentes agrícolas complejos, donde conviven gases nocivos y residuos metálicos.

Desempeño ambiental y potencial agroecológico

Las pruebas sobre la eficacia del material se realizaron en el marco de la gestión de residuos porcinos, empleados como fertilizante en numerosos sistemas productivos. Según detalla la Universidad de Melbourne en su nota institucional, la incorporación de 20% de este nuevo adsorbente en el estiércol permitió reducir las emisiones de amoníaco 64,89%.

Además, “la disponibilidad biológica de metales pesados críticos como el cobre disminuyó un 57,82% y el zinc un 48,50%”, informaron los investigadores en el comunicado. Estos resultados contribuyen a generar abonos más seguros y ricos en nutrientes, alineándose con los principios de la economía circular en el sector agrícola.

La aplicación práctica se refleja no solo en la mejora de la calidad del compost agrícola, sino también en su impacto positivo sobre la salud ambiental y la reducción de los riesgos de contaminación de suelos y aguas.

“El material resultante permite transformar residuos de la minería del carbón en insumos agrícolas de alto valor, como alternativa económica y ambientalmente sostenible frente a los adsorbentes comerciales”, explicaron los autores en el informe de la institución australiana.

Implicancias económicas y perspectivas de desarrollo

Según la Universidad de Melbourne, el costo por tonelada del nuevo material oscila entre USD 425 y USD 1.700 menos que el del carbono activado convencional porque reutiliza subproductos industriales de bajo costo y evita el gasto energético de otras técnicas, lo que podría impulsar su adopción en explotaciones agrícolas de gran escala.

Los siguientes pasos del grupo de investigación apuntan a incrementar la sostenibilidad del proceso mediante el reemplazo de la plata por elementos más abundantes y el perfeccionamiento de técnicas de recubrimiento para hacer más eficiente el uso del catalizador.

“Nuestro objetivo era crear una solución que no solo enfrentara los problemas medioambientales más urgentes de los residuos agrícolas, sino que generara ventajas económicas para el sector”, afirmó Jing Hu, profesora en la Universidad de Melbourne, según el comunicado de prensa.

El grupo también explora medios para evitar el desgaste del catalizador y reducir al mínimo la presencia de metales en los productos agrícolas, acentuando el compromiso con la seguridad alimentaria y la sustentabilidad.

De acuerdo con el estudio publicado en Biochar, el mecanismo de captura de contaminantes se basa en la generación, mediante Ag/TiO₂, de especies químicas activas que modifican la superficie de los residuos de carbón. “La interacción entre el amoníaco y los grupos oxigenados en la superficie activa reacciones ácido-base y origina amidas, que posteriormente sirven como sitios de coordinación para los metales pesados como el cobre”, detalla el trabajo científico.

Así, la estructura microporosa lograda retiene eficientemente tanto gases como iones metálicos peligrosos, facilitando su estabilización y futura transformación en abonos seguros.