El agua dulce, que constituye tan solo el 2,5 % del agua total en nuestro planeta, es un recurso limitado y preciado. Su distribución desigual y la creciente contaminación plantean desafíos significativos, especialmente en regiones donde los recursos hídricos son escasos. La competencia entre las necesidades de agua de los seres humanos y las actividades económicas como la agroindustria y la industria plantea problemas de desabastecimiento.
En este contexto, una de las soluciones que está ganando terreno es la reutilización del agua. En lugar de desechar las aguas residuales, se están explorando métodos de tratamiento avanzados que permiten reducir los contaminantes a un nivel en el que el agua sea segura para el consumo humano, recarga de acuíferos, riego, lavado y procesos industriales.
Sin embargo, los métodos convencionales de tratamiento de agua, basados principalmente en la filtración y la desinfección, no son suficientes. Estos métodos, que tienen casi 100 años, no logran eliminar contaminantes emergentes como compuestos orgánicos que resisten los tratamientos biológicos aeróbicos.
Para alcanzar la calidad de agua necesaria para su reutilización, los científicos están explorando métodos como los procesos de oxidación avanzada. Estos procesos químicos generan grandes cantidades del radical hidroxilo, una molécula altamente reactiva que puede descomponer compuestos orgánicos, microorganismos y virus. Sin embargo, estas técnicas convencionales requieren la adición de reactivos químicos al agua, lo que puede ser costoso y potencialmente dañino para el medio ambiente.
Es aquí donde entra en juego una nueva solución: la purificación de agua con plasma. Un plasma es un gas ionizado que contiene electrones, iones, átomos, moléculas, radicales y fotones. Los plasmas generan grandes cantidades de radicales hidroxilo cuando entran en contacto con el agua, además de otras especies como peróxido de hidrógeno, ozono y aniones superóxido.
Además, el plasma emite radiación ultravioleta y genera ultrasonidos, desencadenando varios procesos de oxidación avanzada simultáneamente y potenciando la eficiencia de la descontaminación. A diferencia de las técnicas de oxidación avanzada convencionales, la purificación del agua con plasma no requiere la adición de productos químicos y logra velocidades de degradación y desinfección superiores.
Las investigaciones hasta el momento son muy prometedoras y han demostrado la eficacia del plasma en la degradación de diversos compuestos orgánicos como pesticidas y medicamentos, así como en la eliminación de bacterias y virus. También se está estudiando la eliminación de microplásticos y algas.
En un estudio reciente publicado en la revista Chemosphere, investigadores de la Universidad de Córdoba demostraron cómo mejorar el diseño del reactor de plasma para hacerlo más eficiente. Introdujeron una placa delgada de silicio que intensifica el campo eléctrico y la densidad de electrones, generando una mayor cantidad de especies oxidantes en el agua. Este nuevo diseño permite reducir los tiempos de tratamiento, incrementando así el rendimiento energético del proceso.
Sin embargo, para implementar esta tecnología en plantas potabilizadoras, aún quedan algunos desafíos por resolver. Entre ellos, entender los mecanismos implicados en la degradación, controlar la posible generación de compuestos indeseados y escalar la tecnología para que pueda tratar cantidades de agua suficientemente grandes para satisfacer las necesidades de consumo.