Un nuevo artículo científico, en el que ha colaborado el IETcc-CSIC, socio-coordinador de Z-ONA4LIFE, demuestra que una zeolita sintética de tipo A, producida a partir de residuos peligrosos de aluminio, logra la eliminación de los iones metálicos tóxicos de aguas contaminadas por efluentes mineros, lo que supone una validación científica directa del modelo de producción circular que constituye el núcleo del proyecto.
¿Por qué es importante para Z-ONA4LIFE?
Z-ONA4LIFE está sentando las bases científicas de un modelo de producción circular que transforma la escoria salina de aluminio, un residuo peligroso, en zeolita sintética de alto valor. Este estudio de Lobo-Recio et al. (2021), en el que han colaborado las socias de Z-ONA4LIFE, Aurora López-Delgado e Isabel Padilla, del IETcc-CSIC, valida esa premisa con datos experimentales rigurosos, demostrando que la zeolita LTA derivada de un residuo de aluminio elimina tres iones metálicos tóxicos del agua afectada por las minas de carbón con una eficiencia casi total, con una dosis baja y un tiempo de contacto breve.
El drenaje ácido de minas devasta los ecosistemas fluviales en regiones carboníferas como el sur de Brasil, generando aguas afectadas por la minería con niveles tóxicos de aluminio, hierro y manganeso. La eliminación de estos metales por precipitación química convencional genera grandes volúmenes de lodos tóxicos, se trata de un enfoque lineal y generador de residuos que Z-ONA4LIFE pretende sustituir. Los efluentes mineros se encuentran entre los flujos de aguas residuales que están siendo probados por empresas externas que aplicarán la zeolita Z-ONA. Este artículo proporciona la base científica para dicha aplicación.
Resumen de los Resultados del Estudio
Utilizando un diseño compuesto central rotatorio (DCCR) para determinar las condiciones óptimas (una dosis de 8,25 g/L de zeolita), el equipo evaluó la eliminación simultánea de los tres iones. La afinidad iónica de la zeolita LTA por los iones ( Al³⁺ > Mn²⁺ > Fe²⁺), produjo, en 60 minutos de contacto, unas aguas depuradas, con un contenido metálico por debajo de los límites reglamentarios brasileños para la reutilización de agua no potable:
- Aluminio (Al³⁺): eliminación del 99,9 % en tan solo 5 minutos, siendo la eliminación más rápida y completa de los tres iones. Se ajusta mejor a la isoterma de Tóth (mecanismo de quimisorción). Concentración final: 0,023 mg/L.
- Hierro (Fe²⁺): eliminación del 99,9 % en 60 minutos. El modelo de Freundlich (fisisorción en una superficie heterogénea) proporcionó el mejor ajuste isotérmico. Concentración final: 0,04 mg/L.
- Manganeso (Mn²⁺): eliminación del 99,3 % en 30 min. Este es un resultado notable, ya que el Mn²⁺ es notoriamente difícil de eliminar mediante adsorción. El modelo de Sips ofrece el mejor ajuste; el qmax de 50,11 mg/g supera al de la mayoría de los adsorbentes descritos. Concentración final: 0,40 mg/L.
“Un residuo peligroso de aluminio puede transformarse, mediante un proceso de una sola etapa, en una zeolita respetuosa con el medio ambiente, capaz de tratar efluentes contaminados con metales tóxicos con una dosis baja y tiempos de contacto cortos”
Alineación con los Objectivos Fundamentals de Z-ONA4LIFE
- Demostración a escala piloto: se sintetizó zeolita LTA a escala piloto, lo que demostró la viabilidad técnica y económica de la zeolita derivada del residuo —precisamente el hito que Z-ONA4LIFE persigue con la zeolita Z-ONA.
- Impacto en la economía circular: entrada de residuos peligrosos de aluminio, salida de agua limpia —el ciclo circular que Z-ONA4LIFE está construyendo. Los residuos de fundición de aluminio transformados en agentes de tratamiento para efluentes contaminados.
- Proceso con residuos casi nulos: la síntesis hidrotérmal no genera flujos de residuos secundarios, lo que refleja el compromiso de Z-ONA4LIFE con una producción de residuos casi nula y recirculación del agua de proceso.
- Mercado de los efluentes mineros: Z-ONA4LIFE se centra explícitamente en los efluentes mineros para las pruebas externas. Este estudio constituye una rigurosa prueba de concepto científica para dicha aplicación.
- Contribución medioambiental: reducir la contaminación por metales tóxicos, proteger los ecosistemas acuáticos y permitir la reutilización del agua. Estos son compromisos medioambientales fundamentales de Z-ONA4LIFE.
Repercusión en el Sector
Se prevé que el mercado mundial de zeolitas sintéticas alcance los seis mil millones de dólares anuales. Este estudio demuestra una vía de producción con un coste aproximadamente un 60 % inferior al de la síntesis basada en reactivos, al tiempo que elimina la costosa gestión de residuos peligrosos de aluminio (ahorro >120 €/tonelada). La zeolita LTA obtenida a partir de residuos supera en rendimiento a productos comerciales equivalentes, lo que supone una nueva vía de gestión de residuos, aprovechable por el sector de fabricación de zeolitas sintéticas. Z-ONA4LIFE está ampliando este modelo con la zeolita Z-ONA, centrándose en el tratamiento del agua, la purificación de corrientes de gases y otras aplicaciones.
Próximos Pasos en el Marco de Z-ONA4LIFE
Los próximos trabajos señalados por los autores encajan perfectamente en la agenda de Z-ONA4LIFE: el tratamiento de aguas reales impactadas por la minería en regímenes de flujo continuo, y la realización de estudios de desorción para recuperar la zeolita e iones metálicos capturados.
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Referencia completa: Lobo-Recio, M.A. et al. (2021). Highly efficient removal of aluminum, iron, and manganese ions using Linde type-A zeolite obtained from hazardous waste. Chemosphere, 267, 128919. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2020.128919