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Química

Fina mezcla

Una película protectora reduce la evaporación del agua dulce de los reservorios.

Una película ultra fina conformada por material calcáreo (carbonato de calcio) y surfactantes (sustancias que reducen la tensión superficial de un líquido y sirven como agente humectante o detergente), que son elementos utilizados en la producción de cosméticos y fármacos y se obtienen de fuentes como aceites vegetales y cera de abejas, consiguió reducir en un 30%, en promedio, la evaporación de un espejo de agua de 13 mil metros cuadrados y podrá emplearse en estanques y represas. Es un aliento para regiones como el semiárido nordestino, en el cuál la sequía es un flagelo crónico originado principalmente por el alto porcentaje de evaporación del agua, e igualmente para el sur de Brasil, que enfrenta un prolongado período de sequía debido a la falta de lluvias en los últimos meses, con graves consecuencias para los cultivos familiares.

La mezcla anti-evaporante se presenta  bajo la forma de un fino polvo que, al ser dispuesto en pequeñas cantidades en la superficie del agua, rápidamente se esparce, formando una película invisible al ojo humano. Sólo se puede percibir la película que recubre el agua porque ella queda lisa, y las ondulaciones naturales de la superficie se hallan atenuadas, dice Marcos Gugliotti, director científico de la empresa Lótus Quimica Ambiental y coordinador del proyecto de la mezcla anti-evaporante, financiado por el Programa Innovación Tecnológica en Pequeñas Empresas (Pipe), de la FAPESP. La película ultra fina forma una especie de barrera protectora entre el agua y la atmósfera, sin interferir en el intercambio gaseoso de oxígeno y gas carbónico, imprescindibles para el mantenimiento de la vida acuática. Como la película es biodegradable, proceso que demora en promedio 48 horas, el producto debe ser reaplicado para mantener el efecto.

Después de ser probado en estanques al aire libre, el producto fue aplicado el año pasado en la represa de Broa, en São Carlos (SP), y en el estanque del Anexo 1 de la Cámara de Diputados, en Brasilia. El ensayo realizado en el lago contó con el apoyo del Núcleo de Gestión Ambiental de la Cámara de Diputados. La represa de Broa, un área de casi 10 mil metros cuadrados, donde cabrían ocho piscinas olímpicas, fue aislada con boyas de contención para la realización de los ensayos de dispersión e impacto ambiental.

Dispersión rápida
Una lancha a motor fue utilizada para distribuir la mezcla anti-evaporante, tarea realizada manualmente con el auxilio de una pala del tamaño de una cuchara, guantes y máscara para evitar la inhalación de partículas del polvo, que no es tóxico, pero es molesto si se lo aspira. Al ser depositado en el agua, el polvo se esparce rápidamente. Apenas medio kilo del producto fue suficiente para recubrir todo el área, cantidad menor que la esperada, indicando una dispersión eficiente, aunque el dosaje recomendado sea de un kilo por cada 10 mil metros cuadrados. Diversos parámetros del agua, como el pH – que es la medida del índice de acidez -, la temperatura, la turbidez y la conductividad, fueron analizadas en tres puntos de recolección dentro del área aislada y en un punto de la represa fuera de la zona de aislamiento.

Una sonda conteniendo varios sensores fue utilizada para analizar estratos verticales tomados a varias profundidades. No hubo ninguna evidencia de impacto ambiental, incluyendo en ello los análisis de zooplancton y fitoplancton, dice Gugliotti. La afirmación tiene como base el parecer del Instituto Internacional de Ecología, presidido por el profesor José Galizia Tundisi, del Programa de Post-Grado en Ecología y recursos Naturales de la Universidad Federal de São Carlos (UFSCar), contratado para realizar los análisis.

El producto no trata el agua, pero tampoco altera su calidad, lo que significa que si ella fuera potable, se mantendrá inalterable luego de la aplicación. Eso se da porque la cantidad aplicada es muy pequeña en relación con el volumen de agua. Asimismo, los alcoholes grasos, componentes que conforman la película son de frecuente uso en cosméticos por ser inertes y atóxicos.

En el estanque de la Cámara de Diputados, la mezcla anti-evaporante aplicada en el área total, que cuenta con 13 mil metros cuadrados, evitó la pérdida de 80 mil litros de agua en cinco días, representando una economía de 800 reales, ya que el litro de agua tratada, utilizada para abastecer el reservorio cuesta alrededor de 1 centavo. Durante el período fueron realizadas tres aplicaciones de 1,3 kilos cada una totalizando 3,9 kilos del producto. Descontado el costo total de la operación, estimado en 156 reales, se obtuvo una economía de 644 reales en cinco días.

Evaporación calculada
Fueron realizadas dos mediciones diarias de la evaporación, determinada por la reducción en el nivel del agua, cinco días sin el producto y otros cinco con él, desde el 9 hasta el 18 de septiembre del año pasado. Como el reservorio es de hormigón impermeable, por lo tanto, sin pérdidas, y las entradas y salidas de agua fueron cerradas, la única pérdida de agua se da por la evaporación. La reducción mínima fue de un 14% y la máxima de un 55%, afirma Gugliotti. La evaporación cambia en función del período del día observado. La evaporación promedio del estanque, que era de 5,88 milímetros por día, llegó a ser reducida hasta 2,62 milímetros.

Las dos series de mediciones diarias fueron comparadas entre las etapas con y sin aplicación del producto y calculados los promedios aritméticos. En el peor resultado obtenido ocurrió una reducción promedio en la evaporación de 21,14%, con economía de 16 mil litros de agua por día, cantidad suficiente para garantizar la viabilidad de la aplicación del producto, dice Gugliotti.

El interés por esta técnica surgió durante el doctorado y post-doctorado en físico-química de superficies realizado por Gugliotti en el Instituto de Química de la Universidad de São Paulo (USP), mientras estudiaba las propiedades mecánicas de filmes ultra finos, llamados monomoleculares porque cuentan con el espesor de una molécula, en ese caso, cerca de 25 ángstrom. Un ángstrom equivale a la diez millonésima parte de un milímetro. cuando comencé a estudiar, observé que esa tecnología ya existía desde 1925, fecha del primer artículo científico.

Los ensayos en campo, sin embargo, comenzaron recién en la década de 1950 y hasta 2002 la técnica sólo era utilizada en carácter experimental en varios países. Fue cuando una empresa canadiense anunció el desarrollo de un producto viable técnica y económicamente con la tecnología de las películas ultra finas, considerada por el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (Pnuma) como una tecnología alternativa para la conservación del agua dulce.

Los surfactantes para reducir la evaporación son básicamente los mismos, lo que cambia es el aditivo. En el caso de la empresa canadiense, que vende el producto principalmente en Medio Oriente, se utilizó hidróxido de calcio, o cal hidratada. La elección de hidróxido de calcio como aditivo restringió en parte la comercialización del producto en otros países, porque esa sustancia es cáustica y quema tejidos de peces y plantas, dice Gugliotti. Antes del lanzamiento del producto canadiense, también bajo el aspecto de polvo, otras dos empresas desarrollaron productos de composición líquida, pero sin éxito comercial.

Gugliotti patentó el producto con el carbonato de calcio como aditivo principal, que también engloba otras combinaciones de aditivos con una mezcla de surfactantes. El secreto reside en la proporción, que torna viable la aplicación. El aditivo sirve para facilitar la dispersión del producto en el agua e impedir la aglomeración de las partículas. Pero, asimismo, la sustancia adicionada a los surfactantes debe causar el menor impacto posible en el ambiente.

Evaluación de impacto
Estudios realizados por investigadores norteamericanos en el lago Hefner, en Oklahoma, Estados Unidos, apuntaron que los alcoholes grasos, surfactantes que forman los filmes ultra finos, no causan un impacto ambiental significativo. Varios experimentos de reducción de la evaporación, uno de ellos con duración de cinco años, fueron realizados para llegar a esa conclusión. Durante ese estudio, dos años fueron dedicados al estudio de la flora y fauna del lago de 12 kilómetros cuadrados, otros dos a la aplicación continua del producto y el último año al análisis de los resultados obtenidos. El impacto ambiental es bajo o imperceptible porque la cantidad de producto utilizada es muy pequeña, y los surfactantes, además de no ser tóxicos, son insolubles, interactuando poco con el ecosistema y permaneciendo en la superficie del agua bajo la forma de una película.

La molécula del surfactante se halla compuesta por dos partes: una hidrófila, que interactúa con el agua, y otra hidrófuga, que repele el agua. Debido a esa estructura, las moléculas se orientan en la superficie de forma tal que la parte hidrófila queda en contacto con el agua, mientras que la parte hidrófuga permanece volcada hacia el aire, formando de esta manera una película con un espesor igual a la longitud de una molécula.

La aplicación en estanques y represas es sólo una de las posibilidades de utilización del producto. Algunos ensayos apuntan a la posibilidad de utilización en canales de irrigación, si la velocidad del curso de agua fuera baja, y también para reducir la evaporación del agua en el suelo. Test preliminares que es posible disminuir la evaporación de agua absorbida por el suelo en alrededor de un 4% mediante la aplicación del producto. Según los cálculos del investigador, igualmente con un porcentaje mucho más bajo de reducción de la evaporación, del orden de un 0,5%, por ejemplo, si el polvo anti-evaporante fuera utilizado en miles de hectáreas de cultivos agrícolas, será posible economizar gran cantidad de agua.

Además de reducir la evaporación de agua en el suelo, el producto disminuye la transpiración de las plantas, lo cual reduce la necesidad de re-hidratarlas durante períodos de sequía, dice Gugliotti. El hecho de que el aditivo de la mezcla sea el calcario, el insumo de mayor utilización en el mundo para la corrección del suelo, representa una ventaja para su aplicación en cultivos agrícolas. Otra línea de investigación muestra que las modificaciones en el anti-evaporante original podrían resultar en productos para controlar la proliferación de algas y larvas de mosquitos, incluyendo el Aedes aegypti, principal vector de transmisión del virus causante del dengue.

Las diversas posibilidades de aplicación del producto indican que queda mucho trabajo por hacer por parte de la Lótus, empresa creada en 2003 para desarrollar tecnologías de preservación del ambiente utilizando principalmente filmes monomoleculares. Residente en el Centro Incubador de Empresas Tecnológicas (Cietec), localizado en la Ciudad Universitaria, la empresa es una sociedad familiar. Marcos y su padre, Eduardo Gugliotti, con más de 30 años de experiencia en el gerenciamiento de laboratorios de industrias farmacéuticas y alimenticias, y que ya fue gerente del departamento de análisis de aguas de la Compañía de Tecnología de Saneamiento Ambiental (Cetesb), trabajan en sintonía para que el polvo anti-evaporante comience a ser desarrollado en escala comercial.

El plano de negocios que la Lótus elaboró para el producto fue clasificado como finalista del II Forum Nueva Empresa de Inversores en negocios Sustentables, realizado en noviembre de 2005, y operado en Brasil por el Centro de Estudios en Sustentabilidad de la Fundación Getúlio Vargas (FGV), y ha atraído inversores y otras empresas interesadas en alquilar la patente, forma de negociación preferida por los socios de la Lótus, dado que el objetivo de la empresa es el desarrollo de nuevas fórmulas. Mientras eso sucede, ellos se preparan para ampliar los ensayos.

El Proyecto
Desarrollo de un compuesto anti-evaporante para la conservación del agua dulce (nº 03/07630-8); Modalidad Programa de Innovación Tecnológica en Pequeñas Empresas (Pipe); Coordinador Marcos Gugliotti – Lótus Química Ambiental; Inversión R$ 303.688,00 (FAPESP)

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