La fotovoltaica en la recuperación de los canales de Xochimilco

El Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional conocido como el Cinvestav, es uno de los centros de investigación más importantes no sólo de México sino uno de los tres más destacados de su tipo en América Latina, de acuerdo con la clasificación de Webometrics, un sitio web que realiza el Consejo Superior de Investigaciones Científicas de España.

Sin embargo, para el citado consejo, el Cinvestav resulta ser el primer centro de investigación, al no tomar en cuenta a las universidades; mientras que a nivel mundial, el centro es considerado el 109 de una lista de ocho mil instituciones evaluadas.

Bajo este contexto, el centro de investigación es una institución consolidada por un vasto y sólido claustro de investigadores que se fue formando desde 1961, año de su fundación por el científico mexicano Arturo Rosenblueth Stearns.

Desde hace 60 años, el centro es una institución pública dedicada al desarrollo de la ciencia, la tecnología y a la educación a nivel de posgrado.

Es en esa institución donde la Dra. Refugio Rodríguez Vázquez desarrolla su actividad científica en el campo de la investigación y tecnologías para la mejora del suelo y del agua mediante procesos sustentables.

Sus diversas líneas de investigación fueron reconocidas en el año 2018, cuando el Centro de Educación y Capacitación para el Desarrollo Sustentable de la Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales, le otorgó el Premio al Mérito Ecológico en su edición número XXVI, dentro de la categoría de investigación por sus trabajos de suelos y agua contaminadas con hidrocarburos, askareles, plaguicidas y metales pesados así como por la producción de biosurfactantes y enzimas (lacasas y peroxidasas) para su uso en biorremediación de suelos y aguas contaminadas.

En sus trabajos académicos más recientes, la Dra. Rodríguez Vázquez, le ha dado a la fotovoltaica un papel relevante: Paneles solares como elementos que contribuyen a la purificación de las aguas de los canales de Xochimilco, un trabajo que ha dado ya resultados positivos, pero que aún sigue en proceso por parte del equipo de investigadores mexicanos coordinados por Rodríguez Vázquez.

A continuación, el reporte que el Cinvestav realizó el pasado mes de julio sobre la investigación en la cual la fotovoltaica juega un rol fundamental.

Oxigenación de los canales de Xochimilco con nanotecnología adaptada a embarcaciones

Las chinampas de Xochimilco son un sistema de agricultura sustentable creado por el hombre para producir intensivamente plantas, verduras y hortalizas, su origen se remonta a las culturas prehispánicas de hace 900 años; por lo tanto, proteger su ecosistema permite conservar los efectos benéficos que genera en el clima y calidad del aire de Ciudad de México.

En un esfuerzo por salvaguardar este sistema, Refugio Rodríguez Vázquez, investigadora del Departamento de Biotecnología y Bioingeniería del Cinvestav, impulsa un proyecto científico con la aplicación de varios desarrollos tecnológicos para el tratamiento del suelo y agua, entre los que destacan la oxigenación de los canales mediante un método de generación de micronanoburbujas (MNB), adaptado a las trajineras al navegar.

Su objetivo es reducir las condiciones anaerobias que prevalecen en el agua y con ello disminuir la emisión de gases de efecto invernadero como metano, dióxido de carbono o ácido sulfhídrico (denominado “gas de las coladeras”). Con el proyecto se contribuye a mejorar la calidad del líquido, suelo y aire en la zona, también se generan beneficios a las especies acuáticas, terrestres y a la vida de los lugareños, además favorece la actividad turística.

La presencia de compuestos como nitrógeno y fósforo causan la eutrofización (exceso de nutrientes inorgánicos en un ecosistema acuático), que propicia el crecimiento descontrolado de microalgas, lentejilla “chilacastle” (Lemna minor) y lirio acuático “huachinango” (Eichhornia crassipes), causantes de la disminución del oxígeno disuelto y la generación de gases de efecto invernadero.

Para oxigenar el agua de los canales, Rodríguez Vázquez y su grupo de investigación aplican un sistema generador de MNB que se adapta a las trajineras, las cuáles se generan al navegar, con el propósito de oxigenar el agua y disminuir las condiciones anaerobias causantes de la producción de gases; los equipos se alimentan con la energía proporcionada por paneles solares instalados en el toldo de la embarcación.

Las micronanoburbujas son del tamaño de una milmillonésima parte de un metro y se generan con un sistema de tubos Vénturi, por el cual se pasan de forma simultánea agua y aire, que al realizar un cambio de presión las produce; éstas pueden permanecer en el agua por largos periodos de tiempo, promueven la oxigenación y, al tener una alta presión interna, crea especies reactivas de oxígeno.

Los beneficios de este sistema MNB son: disminución de disruptores endócrinos (hormonas, plastificantes, plaguicidas) o microorganismos patógenos; reducción del tiempo de tratamiento; promoción de mayor transferencia de oxígeno; disminución de gases de efecto invernadero, y mayor eficacia en la captura de sólidos menos densos que el agua, los cuales se depositan en la superficie. Es un método económico y cuenta con un equipo de fácil manejo, además los paneles solares generan energía fotovoltaica que permite una operación sustentable e independiente.

Esta tecnología se ubica dentro de las soluciones propuestas por la Química Verde para la remediación de algunos problemas de contaminación en agua y suelos, que fueron expuestos recientemente por Refugio Rodríguez durante una mesa redonda organizada por El Colegio Nacional para analizar el tema; la investigadora explicó que desde 2005 sus propuestas se han aplicado para la recuperación de la zona chinampera de Xochimilco.

Sostuvo que el sistema MNB se complementa con otros dos procesos acoplados: la instalación de biofiltros constituidos por grava, gravilla y carrizos de la zona, así como la aplicación de nanotecnología sumada a la fitobiorremediación que han logrado reducir materia orgánica, microorganismos patógenos, nitrógeno, fósforo o algunos metales.

También, se han instalado dos plantas de tratamiento de agua en la zona, las cuales generan líquido para uso en servicios con capacidad de depuración de hasta 136 mil litros al día; la tecnología ha logrado eliminar hasta el 90 por ciento de contaminantes y redujo la presencia de coliformes fecales, así como E-coli, con la calidad para cumplir con la normatividad mexicana.

Refugio Rodríguez Vázquez explicó que este sistema ya cuenta con un prototipo de embarcación, con el cual se han analizado algunos datos iniciales. Por ejemplo, se ha mostrado un cambio en algunos parámetros de calidad de líquido; como la disminución de sólidos totales disueltos (583 a 465 mg/L); conductividad eléctrica (0.91 a 0.80 mS/cm); aumento en el oxígeno disuelto (1.0 a 3.2 mg/L) y de potencial oxidación-reducción (-6.2 a 7.5 mV), lo que significa que el sistema puede impactar en la recuperación de los canales de Xochimilco.