Tecnología CSIC para eliminar el flúor del agua potable en zonas rurales de Etiopía

En Etiopía, más de 14 millones de personas están expuestas a sufrir fluorosis, una enfermedad ósea causada por el consumo de agua con ion fluoruro, un contaminante de origen geoquímico presente en las aguas subterráneas que atraviesan cierto tipo de rocas volcánicas. Pero la propia geoquímica sirve para solucionar el problema. Hablamos con Isabel Díaz, líder de un equipo de investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y de la Universidad de Adís Abeba que han desarrollado e implementado una nueva tecnología que permite extraer el fluoruro del agua para el consumo humano.

Hola Isabel, ¿en qué se basa esta tecnología?

Esta nueva tecnología está basada en las zeolitas, un mineral abundante en todo el planeta y también en la zona del valle del Rift, que modificado químicamente, permite atrapar el ion fluoruro. Las zeolitas naturales tienen un origen volcánico, y poseen una estructura microporosa que les permite atrapar una amplia variedad de elementos, como sodio, potasio y magnesio. Esta capacidad de las zeolitas se aprovecha para el tratamiento de aguas residuales, el control de olores, la extracción de metales pesados de residuos nucleares, mineros e industriales, además de en el acondicionamiento de los suelos para usos agrícolas, e incluso como alimento para animales (www.zeolitanatural.com).

Usando una modificación química que hace uso de la nanotecnología, Isabel junto a los investigadores Luis Gómez-Hortigüela y Joaquín Pérez Pariente han desarrollo en el Instituto de Catálisis y Petroleoquímica del CSIC (Madrid) un eficiente adsorbente de fluoruro basado en zeolitas naturales. La patente, en colaboración con el Dr. Yonas Chebude de la Universidad de Adís Abeba (Etiopía), que protege la tecnología, ha sido transferida con éxito a la empresa canaria TAGUA SL., que ha puesto en el mercado este filtro basado en zeolitas

Zeolita natural (izquierda) y tras su granulado y modificación para ser usadas en la absorción de fluoruros.
Foto: Isabel Díaz y César Hernández

O sea, qué es una tecnología muy simple y poco costosa qué usa la geología para resolver un problema creado por la geología.

Así es, los objetivos de desarrollo sostenible suponen precisamente eso, aprovechar los recursos naturales para resolver problemas medioambientales sin generar residuos. Eso es lo que hacemos con nuestra tecnología. El adsorbente (la zeolita modificada) estabiliza el ion fluoruro sobre la zeolita imitando la composición geológica de las rocas originales que lo contenían. De esta manera, una vez gastado, el posible residuo de las plantas de tratamiento se convierte de nuevo en algo geológicamente compatible con el suelo. Esta propiedad nos ha permitido diseñar un segundo uso para el adsorbente gastado como acondicionador de suelos agrícolas haciendo uso de las propiedades de las zeolitas naturales que describía anteriormente.

¿Tan importante es el problema del flúor en las aguas? Pero es un tanto raro ¿no? Porque el flúor se añade a muchas pastas dentífricas.

Las fuentes de ion fluoruro para el organismo son los alimentos que lo contienen como la harina, la leche, la sal de cocina, los mariscos o el té, entre 0,01 y 10 ppm (ppm son partes por millón, de forma que una ppm equivale a 1 mg/L o a 1 mg/kg), pero es el agua de consumo la que aporta alrededor del 80%.

El flúor (aunque lo llamen así, se refieren al ion fluoruro) se incorpora a los dentífricos y al agua de consumo en muchos países de manera rutinaria, ya que, aparentemente, bajas concentraciones de este elemento pueden ser beneficiosas para la salud bucal endureciendo el esmalte dental y protegiendo frente a la caries. Sin embargo, la ingestión continuada de fluoruro provoca la enfermedad conocida como la fluorosis, que afecta al desarrollo normal de dientes y huesos, cuya manifestación más leve es la fluorosis dental, pero que generalmente acaba afectando en mayor o menor medida a todo el sistema óseo (fluorosis esquelética), en el que provoca graves malformaciones, a menudo acompañadas de alteraciones en otros órganos vitales del cuerpo humano. Esta enfermedad, la fluorosis, es endémica en al menos 25 países.

Por este motivo, la Organización Mundial de la Salud ha establecido un límite máximo de 1,5 ppm en la concentración de fluoruro en el agua destinada al consumo humano. Sin embargo, ese límite es ampliamente sobrepasado en la mayoría de las regiones afectadas de todo el mundo, calculándose que entre 300 y 450 millones de personas están expuestas a padecer fluorosis.

¿Por qué es especialmente importante en Etiopia y en general en el Rift Valley?

El flúor es un elemento abundante en la corteza terrestre, presentándose como fluoruro en suelos en el rango de 100 a 1000mg/kg. La existencia de ion fluoruro en el agua tiene un origen geológico, es decir, se debe a que el agua está en contacto con rocas de acuíferos que tienen el ion fluoruro en su composición química. Estas rocas se hallan en terrenos volcánicos, por tanto, más de 25 países en todo el mundo están afectados por la contaminación de fluoruros en el agua, entre los que se encuentran España, México, China, India, Estados Unidos y Etiopía.

Planta potabilizadora de fluoruro usando zeolita modificada en Dida, Etiopía. Foto: Isabel Díaz.

El Valle del Rift es una fractura geológica producida por la separación de dos placas tectónicas donde los temblores y emersiones de lava son constantes. El Valle del Rift Etíope es zona rica en agua que atraviesa dicha falla volcánica, y por tanto el 41% de sus fuentes de agua potable tienen una concentración de fluoruro superior a 1,5 mg/l y se estima que más 15% de la población etíope está afectada por fluorosis. 

Dices que la fluorosis afecta a países tan variados como España, Estados Unidos o Etiopía. ¿Cómo previenen la enfermedad en entornos tan diferentes?

En la actualidad, las medidas para extraer el fluoruro de aguas contaminadas están limitadas a países desarrollados como es el caso de España o Estados Unidos, bien porque se hace uso de tecnologías caras y de elevada especialización tecnológica o demanda energética (como la ósmosis inversa), o porque se dispone de fuentes alternativas de agua que permiten descartar el uso de acuíferos contaminados. En los países menos desarrollados, existen regiones cuyas aguas naturales tienen alto contenido en fluoruros, y no hay fuentes alternativas de agua potable, ni tampoco acceso a electricidad o especialización tecnológica. Es en estos lugares donde nuestra tecnología es necesaria y de fácil implementación. La instalación de un filtro basado en zeolita supone un diseño que se abastece con una placa solar que tiene la única labor de alimentar la bomba que saca el agua del acuífero, para posteriormente pasar por los lechos filtrantes por caída libre. No requiere especialización ni alimentación eléctrica adicional. En estas zonas el impacto de la enfermedad está incrementando debido a los grandes esfuerzos por aumentar el acceso al agua potable en el planeta, que está llevando al uso de aguas mal llamadas “potables” porque aunque no provoca diarreas o mata, en muchos casos contienen elevadas concentraciones de fluoruro que incapacita.

¿Cómo se ha llevado el proyecto? ¿Con qué ayuda habéis contado para implementarlo en Etiopia y en Kenia?

La implementación de esta tecnología es resultado de un proyecto liderado por el CSIC y la ONG Amigos de Silva, que ha contado con financiación de la Fundación suiza Stiftung Freie Gemeinschaftsbank y las españolas Juan Entrecanales de Azcárate y la Fundación General CSIC. La colaboración del CSIC con la ONG Amigos de Silva ha posibilitado el desarrollo de dos plantas potabilizadoras con zeolitas, inauguradas el 23 de noviembre de 2019, en las localidades de Dida y Obe, situadas a unos 25 km de Ziway, en el valle del Rift central, a 160 km al sur de Adís Abeba en Etiopía. Este proyecto ha acondicionado dos filtros en las instalaciones de los Padres Salesianos “Don Bosco” que cuentan en estas localidades con una escuela de primaria para 400 niños, un centro recreacional y un centro de salud materno-infantil con asistencia de enfermeras.

La planta potabilizadora del CSIC ha permitido el acceso a agua potable a todas las familias de la zona, salvando así de la enfermedad a muchos niños ya que la fluorosis les afecta especialmente puesto que sus dientes definitivos están en formación. Foto: Isabel Díaz.

Kenia y Tanzania son, junto con ciertas zonas de la India, nuestros próximos objetivos, para lo cual estamos en búsqueda de ONGs que actúen en el sector del agua en dichas zonas. Por otra parte la empresa que ha comercializado la tecnología, TAGUA S.L, está abriendo mercado en México con sistemas domésticos de esta tecnología.

Más información en este vídeo.