El sol ayuda a limpiar el agua contaminada con plaguicidas

La última convocatoria de los proyectos del programa Life+ aprobó un total de 68 propuestas de España, de las que cuatro eran 'murcianas'. Una de ellas es Aquemfree, liderada por el Instituto Murciano de Investigación y Desarrollo Agrario y Alimentario, Imida, y que cuenta con la colaboración de la Federación de Cooperativas Agrarias de la Región (Fecoam), la Universidad de Murcia y la empresa Novedades Agrícolas.

El proyecto, que dispone de un presupuesto de 1,8 millones de euros, de los que la Dirección General de Medio Ambiente de la Comisión Europea aporta casi la mitad, y se desarrollará hasta julio de 2018, pretende desarrollar un nuevo sistema de fotocatálisis solar para la descontaminación de las aguas procedentes de los lavados de envases y equipos de tratamientos fitosanitarios, de manera que sean depuradas y aptas para otros usos agrícolas, principalmente para riego.

La tecnología degradaría los residuos de plaguicidas contenidos en las aguas residuales producidas en las fincas, ya sea de los restos en envases y tanques de tratamiento, del enjuague de estos tanques tras su uso o de la limpieza de maquinaria y equipos. La idea es desarrollar un equipo, que se ubicaría en las propias explotaciones, de modo que se evitarían problemas de transporte y permitiría un tratamiento ecológico 'in situ' del agua residual.

Y es que la gestión de las aguas que contienen restos de productos fitosanitarios es uno de los aspectos productivos que aún no disponen de una solución sostenible en la agricultura, tanto desde el punto de vista económico, como medioambiental. Se trata de un problema común que afecta a todas las explotaciones agrícolas, que se calcula que en la Región producen aproximadamente unos 60.000 metros cúbicos anuales de aguas sucias con mezclas muy heterogéneas de productos, que incluyen también detergentes, dando lugar a pequeños focos de contaminación.

En lo que respecta a plaguicidas, los más habituales en el campo murciano son, por orden de importancia, los insecticidas y acaricidas, que se utilizan para controlar las poblaciones de insectos y ácaros, respectivamente, que puedan afectar a la planta o al fruto; los fungicidas, para impedir el crecimiento o eliminar los hongos perjudiciales, y los herbicidas, que controlan las malas hierbas que compiten con el cultivo para obtener luz, agua y nutrientes del suelo. También se suelen emplear otros como los nematicidas, para eliminar los nematodos (también conocidos como gusanos redondos) y los rodenticidas, para atenuar la presencia o acción de los roedores.

La tecnología planteada en el proyecto utiliza la luz solar junto a un catalizador (óxidos semiconductores) para transformar los restos de productos fitosanitarios que contienen las aguas en dióxido de carbono, sales minerales y agua, de manera que puedan ser reutilizadas en la misma explotación agrícola.

La Región, por su escasez de recursos hídricos y su elevado índice de insolación, con más de 3.000 horas de sol al año, es el escenario ideal para el desarrollo de este sistema. Así lo indica José Fenoll, investigador del Imida y coordinador científico del proyecto, quien explica que la acción solar, junto a un semiconductor, que puede ser óxido de zinc u óxido de titanio, que se encuentra en suspensión en el agua y absorbe la radiación ultravioleta, da lugar a radicales hidroxilo (muy reactivos y con un potencial oxidante muy elevado), que actúan sobre los plaguicidas, rompiéndolos en moléculas más pequeñas hasta obtener dióxido de carbono, agua y sales minerales.

Eficiente y barato

Esta tecnología ya ha sido probada con éxito en estudios anteriores, en los que se ha demostrado que se puede descontaminar en pocas horas agua con alto contenido en determinadas sustancias químicas y, lo más importante, con la ayuda de una fuente de energía barata y renovable como es el sol. Fenoll reconoce que los investigadores tienen ahora el desafío de diseñar un sistema capaz de eliminar cualquier compuesto orgánico presente en el agua, así como las partículas del semiconductor, «a fin de que no quede ningún residuo y se pueda emplear para riego».

En este sentido, destaca que se ha demostrado en otros trabajos similares que el uso de óxido de zinc como fotocatalizador consigue eliminar plaguicidas y sus metabolitos (los productos resultantes de su degradación) disueltos en el agua de forma mucho más rápida que con el óxido de titanio, el compuesto que se emplea habitualmente para este tipo de procesos.

Proyecto piloto

El proyecto Life Aquemfree contempla el desarrollo de un primer prototipo, la puesta a punto del sistema y la técnica, para su implantación en cinco fincas piloto. A lo largo de cuatro años se evaluarán y analizarán los resultados en estas parcelas, con el propósito de alcanzar un diseño ajustado a los objetivos planteados, es decir, que sea viable, tanto técnica como económicamente, para un elevado número de explotaciones agrarias, puesto que la iniciativa no tiene un enfoque regional, sino que los resultados deben ser válidos para todo el Arco Mediterráneo, debido a las condiciones especiales que existen de irradiación solar.

También se busca que la tecnología pueda ser comercializada en el futuro. La base científica del sistema está prácticamente resuelta de estudios anteriores, «aunque el principal reto es transformarlo todo en un producto que sea útil», apunta el coordinador general del proyecto, Fulgencio Contreras, de la Oficina de Transferencia de Resultados de la Investigación del Imida.

Durante la reunión técnica celebrada el mes pasado en el Imida, en la que participaron representantes de las cuatro entidades socias, se confirmaron las primeras parcelas donde se llevarán a cabo las pruebas. Los lugares elegidos son la Finca Experimental de la Consejería de Agricultura y Agua de El Mirador, ubicada en San Javier, donde se instalará el primer prototipo y se probará con los restos de plaguicidas que generan diversos cultivos hortícolas al aire libre y en invernadero, y diferentes parcelas situadas en otras zonas de la Región con amplia presencia de determinados cultivos, como Santomera, para cítricos; Águilas, para tomate, y Cieza, para frutales.

Asimismo, los investigadores del proyecto ya han confeccionado, en base a la información aportada por el Servicio de Sanidad Vegetal de la Consejería de Agricultura y Agua y por las encuestas que Fecoam ha realizado a los agricultores, una lista de las materias activas presentes en los productos fitosanitarios que se pretenden descontaminar en cada una de las fincas, que engloba las que más se emplean en los distintos cultivos. Estos datos permitirán optimizar las pruebas del proceso fotocatalítico a nivel de laboratorio, para luego pasar a campo.

Fenoll resume que el resultado principal del proyecto debe ser la degradación de los plaguicidas del agua residual agrícola «en la propia finca y sin generar ningún otro residuo», con el factor añadido de las condiciones reales de campo, lo que incluye volúmenes indeterminados de soluciones que contienen productos fitosanitarios de diferente composición y en diversas concentraciones.

También se deben tener en cuenta las variaciones que se producen según la estación del año, con cambios en las condiciones de irradiación ultravioleta y en la velocidad de degradación, además de las restricciones técnicas y económicas. Obviamente, la fotocatálisis consigue efectos más rápidos en los meses de verano, cuando la radiación solar es más intensa, puesto que los rayos ultravioleta son los encargados de activar todo el proceso fotocatalítico.

Los datos que manejan los investigadores son que, en 2012, se generaron más de 60.000 metros cúbicos de agua residual contaminada en las fincas de la Región con cultivos intensivos y aquellos en los que es más frecuente el uso de plaguicidas, con una media de unos 324 litros por hectárea al año. Durante el periodo de ejecución del proyecto se descontaminarán como máximo unos 100 metros cúbicos al año en las cinco fincas piloto, «una cantidad suficiente para demostrar la viabilidad del sistema», explica Fenoll. De este modo, si el 70% de las explotaciones regionales emplean la tecnología desarrollada por Aquemfree, una vez demostrada su viabilidad y eficacia, se podrían reciclar más de 40.000 metros cúbicos de agua al año tan solo en el territorio de la Comunidad Autónoma de Murcia.