Cómo convertir los restos de uva en un filtro que limpia los antibióticos del agua

Los hospitales están diseñados para curar, aunque también crean un problema ambiental. Los residuos de fármacos que no han sido metabolizados por el cuerpo humano, junto con los desinfectantes y otras sustancias químicas, acaban en las aguas residuales. Entre estos compuestos se encuentran los antibióticos de última generación que, cuando se liberan al medio ambiente, pueden tener consecuencias no deseadas.

Cuando estas drogas llegan a los ríos y al suelo, incluso en concentraciones muy bajas, pueden alterar las comunidades microbianas naturales. Este proceso favorece la aparición y propagación de bacterias resistentes a los antibióticos, lo que supone uno de los grandes retos sanitarios del siglo XXI. Por tanto, reducir la presencia de estos compuestos en las aguas residuales no es sólo una cuestión medioambiental, sino también una cuestión de salud pública.

Uno de los antibióticos que más preocupa es el meropenem. Es un fármaco utilizado en los hospitales para tratar infecciones graves: en muchos casos, es la última opción terapéutica disponible cuando otros antibióticos ya no son eficaces. Su valor clínico es incuestionable, pero también lo es su persistencia en el medio acuático: los tratamientos de depuración convencionales no siempre consiguen eliminarlo por completo antes de que el agua vuelva al medio ambiente.

De residuos agrícolas a aliados medioambientales

En este contexto, nuestra investigación, dentro del grupo INPROKUIMA de la Universidad Complutense de Madrid y en colaboración con la Universidad Politécnica de Madrid, propone una solución basada en la economía circular. La idea es simple: convertir abundantes desechos agrícolas en un material que pueda eliminar los antibióticos del agua antes de que lleguen al medio ambiente.

El punto de partida son los raspones, los restos leñosos del racimo que quedan tras la vendimia. En las regiones vitivinícolas se generan cada año grandes cantidades de estos residuos, cuyo aprovechamiento suele ser limitado. A menudo se convierte en abono o se desecha, a pesar de ser una biomasa rica en carbono y con una estructura adecuada para aplicaciones medioambientales.

La elección de los raspones de la uva no es aleatoria. Además de ser abundantes y locales, tienen características que los hacen especialmente interesantes para su transformación en materiales porosos. Al tratarse de un residuo vegetal lignocelulósico, puede convertirse en un material estable con una estructura interna capaz de interactuar con diversos contaminantes mediante procesos relativamente sencillos. Esto nos permite desarrollar soluciones de bajo coste y menor impacto ambiental, sin recurrir a materiales sintéticos ni procesos complejos.

El biocarbón se produce a partir de tallos de uva, un material carbonoso que se obtiene por pirólisis, es decir, calentamiento en ausencia de oxígeno. El biocarbón tiene una estructura porosa y una gran superficie interna, dos características clave para capturar contaminantes disueltos en el agua. Además, puede sufrir un suave proceso de activación que mejora aún más su capacidad para interactuar con otras moléculas.

Atrapa los antibióticos antes de que lleguen al río.

El biocarbón obtenido a partir de residuos de uva tiene propiedades especialmente adecuadas para captar antibióticos como el meropenem. Pero además de su comportamiento en condiciones ideales de laboratorio, el aspecto clave era comprobar si funcionaría en un escenario más realista.

Para ello, realizamos pruebas con agua que simulaban efluentes hospitalarios, con una composición salina similar a la que se encuentra en este tipo de vertidos. Se trata de un entorno especialmente exigente, ya que las sales y otras sustancias presentes compiten entre sí y dificultan el proceso de eliminación de contaminantes.

Sin embargo, el biocarbón pudo eliminar completamente el meropenem en una amplia gama de concentraciones. Este resultado indica que el material mantiene su efectividad en aguas complejas, condición esencial para pensar en aplicaciones prácticas en el tratamiento de aguas residuales.

Además, el proceso mostró un interesante efecto adicional: este compuesto también redujo parcialmente la salinidad del agua, capturando algunos de los iones disueltos. Aunque este no era el objetivo principal del estudio, podría contribuir a mejorar la calidad del efluente tratado y facilitar etapas posteriores de tratamiento o reutilización del agua.

Material que se puede reutilizar

La sostenibilidad de cualquier tecnología de tratamiento depende en gran medida de su reutilización. Un material que sólo puede usarse una vez difícilmente puede considerarse una solución sostenible a gran escala.

En este caso, el biocarbón obtenido a partir de residuos de uva se puede regenerar tras capturar los antibióticos mediante un proceso sencillo. Esto permite recuperar y reutilizar el material en varios ciclos de tratamiento consecutivos. Después de varios usos, el biocarbón mantiene una alta eficiencia y continúa eliminando alrededor del 90% de los antibióticos presentes en el agua.

Aunque se observa una ligera pérdida de rendimiento con el número de ciclos, los resultados muestran que el material es estable y reutilizable, lo que refuerza su interés desde el punto de vista medioambiental y económico.

Pequeñas soluciones a un problema global

Este trabajo contribuye a un enfoque cada vez más necesario en el tratamiento del agua: aprovechar los beneficios de los residuos y convertirlos en recursos. Transformar un subproducto agrícola en una herramienta para reducir la contaminación farmacéutica permite cerrar el círculo, reducir costes y reducir el impacto ambiental asociado tanto a los residuos como a los tratamientos convencionales.

Aún es necesario pasar a pruebas a mayor escala con aguas residuales reales, donde la composición es más variable y compleja. Mientras tanto, los resultados muestran que materiales simples, de origen vegetal y obtenidos mediante procesos no agresivos, pueden contribuir significativamente a detener la dispersión de antibióticos en el medio ambiente.

La lucha contra la resistencia a los antimicrobianos no depende sólo de cómo utilizamos los antibióticos en hospitales y centros de salud. También incluye impedir que sus restos sigan circulando fuera de ellos. Y, en el camino, residuos tan comunes como los residuos de uva pueden desempeñar un papel inesperado.