Muestran ventajas de la electroquímica para tratar aguas residuales

Dentro de un sistema físico cerrado, la energía no se crea ni se destruye, sino que se transforma constantemente. Si se aplica este principio al tratamiento de aguas residuales, no sólo podría reducirse la contaminación, sino que además se recuperarían sustancias químicas del agua que luego serían devueltas al ambiente en forma de fertilizantes. La venezolana Gerardine G. Botte está haciendo realidad este novedoso proceso aplicando sus dilatados conocimientos en ingeniería electroquímica al ámbito de la circularidad y sostenibilidad.

Invitada por la Academia de Ciencias Físicas, Matemáticas y Naturales de Venezuela (ACFIMAN) -de la que es Miembro Correspondiente Extranjero (Electo) desde el año pasado-, la doctora Botte ofreció un seminario virtual para mostrar sus investigaciones experimentales en el Centro para el Avance de la Producción Sostenible y Distribuida de Fertilizantes (CASFER) de la Universidad Tecnológica de Texas de Estados Unidos (EE. UU.), que fundó y dirige hoy en día.

“Nosotros usamos la ingeniería electroquímica como una plataforma para diversas aplicaciones”, explicó la ingeniera química egresada de la Universidad de Carabobo (1994), con maestría (1998) y doctorado (2000) cursados en la misma área en la Universidad de Carolina del Sur (EE. UU.). Cuenta con catorce estudiantes de doctorado y cuatro de posdoctorado, además de investigadores. “Tengo estudiantes de Colombia y Venezuela”, admitió.

Gerardine G. Botte

Electrólisis a voltaje bajo

En el seminario, la doctora Botte presentó los resultados de dos proyectos de CASFER. El primero consiste en la implementación de la electrólisis de amoníaco para eliminar el amoníaco y los nitratos del agua residual, cuyas emisiones se asocian con problemas ambientales como la proliferación de algas. El segundo proyecto se enfoca en la gestión de los lodos activados residuales de las plantas de tratamiento mediante electrólisis. Estos lodos eliminan los compuestos orgánicos solubles y coloidales remanentes en el agua residual, facilitan la eliminación de sólidos en suspensión y permiten la nitrificación-desnitrificación y conversión del fósforo.

La también presidente de la Electrochemical Society (2023-2024) indicó que los lodos activados residuales consumen mucha energía y son dañinos para el ambiente. De hecho, “se paga para que este desecho sea transportado fuera de la planta de tratamiento”, reconoció. “Nuestra idea fue hacer la electrólisis del lodo a un voltaje bajo (menos que el de una batería AA) y lo convertimos en nutrientes y productos químicos útiles. Estamos emocionados con los resultados por la cantidad de fósforo que estamos recuperando y la cantidad de amoniaco que se está sacando”.

Asimismo, informó que el producto resultante de esa tecnología electroquímica “se comporta muy parecido al fertilizante que se vende en el mercado como fertilizante orgánico. Estamos cerca de producir una primera formulación de fertilizante en menos de un año”, comentó.

Circularidad y sostenibilidad

Según el Parlamento Europeo, la economía circular “es un modelo de producción y consumo que implica compartir, alquilar, reutilizar, reparar, renovar y reciclar materiales y productos existentes todas las veces que sea posible para crear un valor añadido. De esta forma, el ciclo de vida de los productos se extiende”.

Por su parte, Naciones Unidas (ONU) define la sostenibilidad como aquello que permite “satisfacer las necesidades del presente sin comprometer la habilidad de las futuras generaciones de satisfacer sus necesidades propias”.

“La sostenibilidad es el compromiso con el planeta y las generaciones futuras; lo sostenible tiene que tener un balance con el desarrollo económico, el compromiso ambiental y el compromiso social”, explicó la doctora Botte. “Para que los procesos sean realmente circulares tenemos que desarrollar sistemas modulares, que los productos puedan reciclarse y que se puedan intercambiar partes y componentes. La circularidad no siempre contribuye con la sostenibilidad y no todas las iniciativas de sostenibilidad contribuyen con la circularidad. Lo que me encanta de la electroquímica es que es una tecnología que aporta en los dos aspectos: la circularidad y la sostenibilidad”.

Visionaria y líder

Para el doctor Benjamín Scharifker, Individuo de Número (Sillón XIV) de la ACFIMAN y moderador del seminario, la doctora Botte “es una visionaria y líder reconocida en la ciencia y la tecnología electroquímica”. Antes de CASFER, coordinó el Departamento de Química de la Universidad Tecnológica de Texas durante tres años, “jugando un papel muy decisivo en la implementación de cambios curriculares y en el crecimiento significativo de la inversión en investigación”.

Hasta la fecha, ha publicado más de 220 trabajos científicos en revistas arbitradas y capítulos de libros. Además, cuenta con 62 patentes concedidas en países como EE. UU., Canadá, Japón y China, así como 37 patentes en trámite gracias a sus innovaciones. No en vano es fellow de la National Academy of Inventors desde 2012.

https://www.casfer.us/

“También es una emprendedora. Se ha involucrado en la comercialización de tecnologías, es fundadora y cofundadora de empresas y miembro de la junta directiva de varias compañías”, aseguró el doctor Scharifker.

Como áreas de estudio, mencionó la aplicación de los principios de la ingeniería electroquímica a procesos de manufactura avanzada y sostenible y el desarrollo de nanomateriales. “Ha acumulado experiencia en electrosíntesis, baterías, sensores, pilas de combustibles, modelaje matemático y en un tema fundamental en electroquímica que es la electrocatálisis”, afirmó.

Antes de emigrar a EE. UU., la doctora Botte trabajó en la industria petroquímica venezolana, involucrándose en la producción de fertilizantes. Actualmente, es profesora del Centro de Investigación de Ingeniería de la National Science Foundation (NSF) y fundadora y directora de la Cátedra Whitacre de Energía Sostenible del Institute for Sustainability and Circular Economy (ISCE) de la Universidad Tecnológica de Texas.

Diáspora científica

“Electroquímica hacia la sostenibilidad y la economía circular” fue el título del seminario dictado por la doctora Botte como parte del ciclo bimestral organizado por la doctora Liliana López, presidente de la ACFIMAN.

Al respecto, el doctor Rafael Rangel-Aldao, médico egresado de la Universidad Central de Venezuela (UCV), con maestría y doctorado en bioquímica y biología molecular del Albert Einstein College of Medicine de Nueva York, se refirió en su columna en el diario El Universal del 24 de febrero. En su opinión, este seminario de la ACFIMAN “podría iniciar un ciclo dirigido a otros venezolanos del exterior que no solo ocupan posiciones cimeras, sino que también son pioneros de grandes desarrollos tecnocientíficos de un fenómeno sin precedentes en el mundo. La distribución de nuestros científicos es global”.