Crean material sustentable para la detección de contaminantes emergentes en aguas residuales

Lunes 4 de mayo de 2026.- El uso creciente de medicamentos ha permitido responder a múltiples necesidades de salud, desde enfermedades crónicas hasta trastornos neurológicos y psiquiátricos. Sin embargo, una parte de estos compuestos puede llegar al ambiente a través de las aguas residuales.

Entre esos medicamentos se encuentra la carbamazepina, un fármaco utilizado en el tratamiento de la epilepsia y otras afecciones neurológicas y psiquiátricas. Su presencia en aguas superficiales y residuales ha generado preocupación científica debido a su persistencia, su degradación limitada y sus posibles efectos en organismos acuáticos.

Frente a este desafío, un equipo de la Universidad de Chile avanzó en el diseño de un biocompuesto que mejora la extracción de carbamazepina y sus metabolitos desde aguas ambientales. Publicada en la revista Carbohydrate Polymers, la investigación titulada "Synergistic and sustainable chitosan-based biochar biocomposite for high-performance extraction of carbamazepine and its metabolites from environmental Waters" propone una alternativa más sustentable para el monitoreo de contaminantes emergentes.

El estudio fue liderado por el Dr. Daniel Arismendi, académico del Departamento de Química Inorgánica y Analítica de la Facultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas de la Universidad de Chile, junto a un equipo de la misma unidad integrado por Gustavo Bustamante Ponce, Alejandra Molina Balmaceda, Juan José Triviño, Valentina Rojas Candia y el académico Pablo Richter. La investigación, además, contó con la colaboración de Laura Tamayo, académica del Departamento de Química de la Facultad de Ciencias.

Potencia la detección

A partir de trabajos previos con biopolímeros y biocarbones, el equipo avanzó en el desarrollo de un material compuesto que reuniera propiedades complementarias. Para ello, utilizó quitosano, un biopolímero de origen natural, y biocarbón (biochar), carbón vegetal obtenido a partir de la carbonización de materia orgánica. El resultado fue un biocompuesto con un mejor desempeño que el de sus componentes por separado. "Lo interesante que encontramos al combinar estos dos materiales es lo que se conoce como efecto sinérgico. El rendimiento final es muy superior al que obtendría cada uno de forma individual", señala Arismendi.

Este efecto sinérgico permitió mejorar la etapa de extracción de carbamazepina y sus metabolitos desde muestras de agua, un paso fundamental dentro del análisis químico ambiental. En ese sentido, el avance no apunta directamente a eliminar estos compuestos del ambiente, sino a fortalecer las herramientas analíticas disponibles para su detección, cuantificación y monitoreo.

Sobre las fortalezas de la investigación, la Dra. Alejandra Molina explica que el estudio abre nuevas posibilidades en el diseño de materiales de origen sustentable. "Existen muchos biopolímeros y también muchos tipos de carbones basados en residuos, entonces, esto abre una puerta a nuevos materiales", afirma.

La investigadora añade que esta línea podría proyectarse hacia desarrollos aún más amplios, considerando que los biocarbones pueden obtenerse a partir de residuos orgánicos comunes. En trabajos previos, el grupo ha explorado materiales derivados de cuescos de palta, cáscaras de cítricos y de maní, lo que refuerza el potencial de valorización de subproductos para aplicaciones científicas y tecnológicas.

Además de su rendimiento analítico, el trabajo destaca por incorporar criterios de sustentabilidad en el propio diseño del material. A diferencia de muchos sorbentes comerciales utilizados en metodologías de extracción, el nuevo biocompuesto fue desarrollado a partir de componentes biobasados y con una lógica orientada a disminuir el impacto ambiental asociado a su producción y disposición final.

"Normalmente estos métodos se realizan con adsorbentes comerciales, que pueden adquirirse fácilmente, pero esto presenta varias desventajas, como altos costos y procesos químicos industrializados que pueden implicar un mayor impacto ambiental", explica Arismendi.

Sobre esta línea, el investigador agrega: "Nuestro aporte también apunta a la sustentabilidad, porque este material puede ser más amigable con el medio ambiente, incluso en su disposición final".

En ese sentido, el equipo incorporó ácido cítrico como agente de entrecruzamiento, en reemplazo de compuestos que tradicionalmente se han utilizado para estabilizar este tipo de materiales. "Nos funciona muy bien y reemplaza eficazmente compuestos químicos mucho más tóxicos que se utilizaban anteriormente", sostiene.

El estudio también buscó probar el desempeño del material fuera de condiciones ideales de laboratorio. Para ello, el equipo trabajó con muestras de agua recolectadas en las cercanías de la descarga de una planta de tratamiento de aguas servidas, donde consiguió cuantificar metabolitos asociados a la carbamazepina. El resultado permitió corroborar tanto la presencia de este tipo de contaminantes como la utilidad del método en escenarios ambientales reales.

"Uno esperaría que, después de una planta de tratamiento de aguas residuales, las aguas estuvieran completamente limpias, pero lamentablemente estas plantas no están diseñadas para eliminar este tipo de contaminantes", advierte Arismendi. A su juicio, este tipo de evidencia confirma la necesidad de seguir perfeccionando metodologías capaces de identificar compuestos a muy bajos niveles de concentración que hoy no siempre forman parte de los controles rutinarios.

Junto con aportar una nueva herramienta para el monitoreo de contaminantes farmacéuticos en aguas, la investigación proyecta una línea de trabajo en química analítica sustentable orientada al desarrollo de nuevos materiales biobasados que respondan a los desafíos ambientales actuales.

El equipo ya explora nuevas combinaciones con otros biopolímeros y biocarbones, con miras a ampliar el rango de compuestos de interés, incluyendo metales pesados. De esta forma, el estudio no solo entrega una solución concreta para la detección de carbamazepina, sino que también amplía su alcance hacia nuevas aplicaciones y desafíos analíticos.

Por Josefa Gutiérrez, prensa U. de Chile