Un innovador catalizador de origen mineral elimina contaminantes emergentes y bacterias en el río Guadaíra

Un estudio realizado por un grupo de investigación internacional ha logrado diseñar un nuevo material capaz de eliminar de forma eficaz contaminantes emergentes y bacterias resistentes a antibióticos en aguas. Este avance, publicado en la revista Journal of Environmental Chemical Engineering, representa un paso decisivo hacia soluciones sostenibles para el tratamiento de aguas destinadas al riego agrícola y otros usos no potables.

El trabajo ha sido coordinado conjuntamente por investigadoras de la Universidad Pablo de Olavide, la Universidad de La Habana y la Ulster University (Reino Unido), contando además con la colaboración del Centro Andaluz de Biología del Desarrollo (CABD), el Instituto de Ciencia de Materiales de Sevilla (CSIC-US) y la Universidad de Sevilla.

El material desarrollado, denominado NZ-Fe-Cu, es un catalizador bimetálico basado en la zeolita natural clinoptilolita, enriquecida con hierro y cobre mediante intercambio iónico. Esta composición le confiere propiedades fotocatalíticas bajo luz visible, permitiendo procesos de oxidación avanzados.

Esquema del procedimiento experimental desarrollado con el catalizador bimetálico NZ-Fe-Cu.

La síntesis del material fue validada mediante varias técnicas avanzadas de caracterización, que confirmaron tanto la estabilidad estructural como la eficacia catalítica tras varios ciclos de uso. Además, se demostró la generación de radicales hidroxilo, como la principal especie oxidante responsable de la degradación y desinfección del agua.

Aplicación directa en aguas del río Guadaíra

La investigación se centró en el tratamiento del agua del río Guadaíra, empleando un proceso tipo foto-Fenton heterogéneo, que ha demostrado una gran eficacia en aguas reales. Se logró la eliminación simultánea de 29 contaminantes de preocupación emergente —incluyendo fármacos, metabolitos, productos industriales, herbicidas e insecticidas — y niveles de calidad aptos para su reutilización, reduciendo la presencia bacteriana a menos de 1 unidad formadora de colonias por cada 100 mL. Asimismo, demostró su eficiencia a escala de laboratorio para la inactivación de bacterias resistentes como Pseudomonas aeruginosa y Staphylococcus aureus en aguas.

Desde la Universidad Pablo de Olavide, las profesoras Menta Ballesteros y Antonia Jiménez-Rodríguez, junto al profesor A. Rabdel Ruiz-Salvador y en colaboración con los profesores de la UPO Inés Canosa y Amando Flores, quienes desarrollan sus investigaciones en el Centro Andaluz de Biología del Desarrollo (centro mixto del CSIC, UPO y Junta de Andalucía), han participado activamente en la caracterización físico-química del catalizador, así como en la validación de su reutilización y resistencia en condiciones reales en el río Guadaíra.

Uno de los aspectos más destacados del proyecto ha sido su orientación práctica: “lejos de limitarse a pruebas en laboratorio, necesarias en un inicio para la caracterización del material desarrollado, el tratamiento se ha aplicado directamente a muestras reales de río, acercando la ciencia al territorio y sentando bases sólidas para futuras aplicaciones en plantas de tratamiento o entornos rurales en cooperación con las empresas locales”, explica Menta Ballesteros, investigadora del Área Ingeniería Química de la Universidad Pablo de Olavide.

Así, en un contexto donde la presencia de contaminantes persistentes y patógenos multirresistentes supone un riesgo creciente, esta solución basada en un recurso natural y abundante ofrece una alternativa de bajo coste y alto impacto para regiones afectadas por la escasez de agua.

Toda la investigación ha sido financiada con proyectos concedidos a la Universidad Pablo de Olavide por el Programa europeo HORIZON Marie Skłodowska-Curie (VALZEO Project 101086354), el Programa Operacional Andaluz (PYC20 RE 033), y el Programa de Excelencia de la Junta de Andalucía (ProyExcel_00358), Programa Investigo (Next Generation EU) así como con fondos del Plan Propio de Cooperación Internacional para el Desarrollo con el que la Universidad Pablo de Olavide ha contribuido en el progreso del grupo de investigación liderado por la científica titular Tania Farias de la Universidad de La Habana.

Referencia:

Paula Prieto-Laria, Antonia Jiménez-Rodríguez, A. Rabdel Ruiz-Salvador, Inés Canosa, Amando Flores, Yamilet Coll, Katia Borrego, Nuria O. Nuñez, Esteban Alonso, Pilar Fernández-Ibáñez, Tania Farias, Menta Ballesteros. ‘From the lab to the river: Bimetallic clinoptilolite photocatalyst for antibiotic-resistant bacteria and emerging contaminants remova’. Journal of Environmental Chemical Engineering. 2025.