La contaminación de ríos, lagos, presas y mantos acuíferos, sumada al creciente estrés hídrico que enfrentan diversas regiones del país, ha impulsado la búsqueda de nuevas alternativas para garantizar el acceso a agua de calidad. En la actualidad, más de diez ciudades mexicanas presentan niveles críticos de estrés hídrico, entre ellas Ciudad de México, Monterrey, Saltillo y San Luis Potosí.

En este contexto, el director del Laboratorio de Electrónica Flexible e investigador del Centro de Física Aplicada y Tecnología Avanzada (CFATA) de la UNAM, Jorge Roberto Oliva Uc, desarrolla filtros para eliminar, fármacos, colorantes y herbicidas del agua, los cuales son elaborados con lufa, grafito reciclado de baterías. Algunos de estos filtros se activan con energía solar y otros pueden limpiar el agua por adsorción física con una eficiencia de al menos 95%. Por otro lado, estos filtros también se han probado para desalinizar agua de mar.

La investigación, que inició en enero de 2025 con financiamiento de la UNAM a través del proyecto IN103825, se desarrolla en colaboración con especialistas del Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica (IPICYT), el Cinvestav Unidad Saltillo, el Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico en Electroquímica (CIDETEQ) y el ITESO. Esta colaboración multidisciplinaria busca generar una alternativa sustentable para el tratamiento y la reutilización del recurso hídrico.

Infraestructura insuficiente y nuevos contaminantes

Más allá de la crisis hídrica, la necesidad de desarrollar nuevos métodos de tratamiento responde también al deterioro de la infraestructura existente. De acuerdo con datos de la Comisión Nacional del Agua (Conagua), México cuenta con 2 mil 642 plantas de tratamiento de aguas residuales; sin embargo, solo el 57 por ciento opera de manera óptima.

A ello se suma la presencia de contaminantes emergentes que llegan constantemente a cuerpos de agua y sistemas de drenaje. Entre ellos se encuentran colorantes textiles liberados durante el lavado de ropa, pesticidas y herbicidas utilizados en actividades agrícolas, así como residuos farmacéuticos provenientes de hospitales y hogares. Estas sustancias terminan infiltrándose en mantos acuíferos, ríos y arroyos, afectando la calidad del recurso y representan riesgos para la salud humana y ambiental.

Frente a este panorama, el equipo encabezado por Oliva Uc trabaja en alternativas más eficientes, económicas y sustentables para la descontaminación y reutilización del agua.

Una propuesta basada en la economía circular

no de los aspectos más innovadores de la iniciativa es su vínculo con los principios de la economía circular. En lugar de desechar baterías de litio o alcalinas agotadas (las cuales son consideradas como basura electrónica que contamina el ambiente), el grupo de investigación del Dr. Oliva recupera el grafito contenido en ellas para incorporarlo como componente principal de los filtros, reduciendo la generación de residuos y la necesidad de extraer nuevas materias primas.

La elección de este material no es casual. El grafito permite que las fibras adquieran una coloración negra capaz de absorber eficientemente la luz solar, elemento fundamental para el funcionamiento del sistema. Inicialmente, el material era recuperado de baterías pequeñas de teléfonos celulares y pilas convencionales. Sin embargo, el grupo de investigación comenzó a explorar nuevas fuentes, particularmente las baterías de vehículos eléctricos.

De acuerdo con el investigador, una batería de automóvil eléctrico puede pesar hasta dos toneladas y contener alrededor de mil 200 kilogramos de grafito, lo que representa una fuente abundante y estratégica de material reutilizable.

A este componente se suma el uso de fibras naturales biodegradables como la lufa, un recurso renovable de bajo impacto ambiental que contribuye a la fabricación de dispositivos más sostenibles. Los filtros también están hechos con plástico reciclado PET ayudando a disminuir el impacto ambiental asociado a los residuos plásticos y a reducir la contaminación por microplásticos.

Los tienen en su composición arcillas de bajo costo compuestas de mezclas de óxidos de hierro, manganeso, silica y calcio, materiales que mejoran el desempeño para la remoción de contaminantes.

Energía solar para limpiar el agua

Más allá de los materiales empleados, el funcionamiento se basa en la fotocatálisis, un proceso químico que utiliza la energía de la luz solar para eliminar contaminantes.

Cuando la radiación solar incide sobre el material fotocatalítico, éste absorbe energía y genera sustancias altamente reactivas conocidas como agentes oxidantes. Estas atacan a los contaminantes presentes, rompen sus moléculas y las transforman en sustancias más simples y menos dañinas, como agua, dióxido de carbono o sales minerales.

El uso de energía solar permite reducir el consumo energético y los costos de operación, al tiempo que aprovecha una fuente renovable prácticamente inagotable.

De esta manera, la investigación busca resolver simultáneamente dos desafíos ambientales: disminuir la generación de basura electrónica y desarrollar sistemas eficientes para la purificación del agua con materiales amigables para el ambiente.

Resultados prometedores

Las pruebas realizadas por el equipo han alcanzado niveles de descontaminación cercanos al 95 por ciento y eficiencias de hasta 85 por ciento en procesos de desalinización, resultados que amplían significativamente el potencial de aplicación de esta propuesta.

Con el avance de la investigación, el equipo evolucionó de pequeñas esponjas de laboratorio a unidades de mayor tamaño (filtros de 20 a 40 cm de largo) y funcionalidad. Para ello, incorporó las fibras naturales dentro de tubos fabricados con botellas PET recicladas y añadió arcillas de bajo costo obtenidas en Querétaro, las cuales mejoran la capacidad de filtración y optimizan el proceso de descontaminación.

Aunque aún permanece un pequeño porcentaje residual de contaminantes, el agua tratada puede reutilizarse en actividades como riego o uso sanitario sin representar riesgos significativos.

Del laboratorio a las comunidades

La iniciativa contempla una visión de corto y mediano plazo, y se espera que concluya en 2027.

La siguiente etapa consiste en llevar este desarrollo a aplicaciones reales. Con ese objetivo, el laboratorio trabaja en la construcción de una planta piloto automatizada capaz de recircular agua mediante sistemas de bombeo. La meta es sustituir los procesos manuales utilizados hasta ahora y desarrollar filtros de mayor tamaño, con tubos de uno o dos metros de longitud que permitan limpiar grandes volúmenes de manera continua.

Uno de los propósitos centrales es alcanzar capacidades de purificación de al menos 100 litros por hora. Esto permitiría reutilizar agua proveniente de lavadoras, fregaderos o duchas para actividades como descargar sanitarios, lavar utensilios e, incluso, eventualmente, para higiene personal.

Paralelamente, el grupo de investigación ya mantiene conversaciones con comunidades y organizaciones de San Luis Potosí que cuentan con sistemas de captación de lluvia en zonas rurales y escuelas. La intención es integrar estos filtros sustentables a los sistemas de recolección pluvial para que el recurso captado pueda limpiarse y reutilizarse localmente.

De consolidarse los resultados obtenidos hasta ahora, el sistema también podría representar una alternativa de menor costo frente a los métodos convencionales de purificación de agua basados en ósmosis inversa, los cuales requieren un elevado consumo energético y tienen alto costo.

Sustentabilidad para enfrentar la crisis hídrica

Esta investigación es un ejemplo claro de como la economía circular puede aplicarse para el aprovechamiento de materiales reciclados y junto con fibras naturales, se pueden fabricar filtros sustentables para la eliminación de contaminantes del agua.

Por tanto, la UNAM Juriquilla no sólo plantea nuevas alternativas para el tratamiento y reutilización del agua, sino que también demuestra cómo la investigación científica puede generar herramientas sustentables con potencial de aplicación en comunidades, escuelas y zonas con acceso limitado al recurso hídrico. Si las metas de escalamiento se cumplen en los próximos años, estos filtros podrían convertirse en una opción accesible para fortalecer la gestión del agua en distintas regiones del país.