El Departamento de Ingeniería de Bioproductos y Biosistemas participa activamente en una amplia gama de investigaciones, incluyendo la restauración de sistemas naturales. Descubra cómo su trabajo en praderas y arroyos contribuye a la restauración de la Reserva Científica del Ecosistema Cedar Creek. Anoka County.
Un vertedero es donde se entierran, sin que nadie lo vea, los residuos de la vida de todos. Pero para quienes se encargan de lo que sucede después, eso no es lo que ven. Uno de los problemas más preocupantes que se generan en los vertederos hoy en día es la presencia de "sustancias químicas permanentes", oficialmente conocidas como sustancias perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas o PFAS, que no se descomponen en el agua, el suelo ni el aire. Rice CountyEn Bridgewater Township, se está explorando un enfoque innovador para eliminar permanentemente los químicos del agua que se filtra del vertedero con la Universidad de Minnesota a través del Programa de Empoderamiento de Pequeñas Comunidades de Minnesota (ESMC).
Todo empezó con un incendio
Rice CountyEl vertedero de 450 acres en el municipio de Bridgewater se encuentra al este de la I-35 y atiende a 68,000 personas. Cada año, el país genera 100,000 toneladas de residuos sólidos. La mitad termina en el vertedero. Hace dos años, un incendio en el lugar duró tres días y tardó varios más en controlarse.
“Eso concientizó a mucha gente. Se encuentra aquí mismo en el municipio. La gente se preguntaba: '¿Qué estamos haciendo? ¿Qué podemos hacer?'”, dice Glen Castore, supervisor del municipio de Bridgewater. Esa conversación se tradujo en una mayor concienciación y preocupación sobre los químicos permanentes en el vertedero.
Los productos químicos permanentes son subproductos de miles de artículos, como utensilios de cocina antiadherentes, telas resistentes al agua y productos de cuidado personal que nos simplifican la vida. Sin embargo, las investigaciones los vinculan cada vez más con diversas amenazas para la salud humana, incluyendo varios tipos de cáncer.
Las nuevas prohibiciones estatales y federales buscan abordar el problema. Sin embargo, en lo que respecta a los vertederos, las primeras medidas para eliminarlos implican instalaciones enormes que resultan inaccesibles financieramente para jurisdicciones más pequeñas, señala la Extensión Sudeste de la Universidad de Minnesota. Asociaciones Regionales de Desarrollo Sostenible (RSDP) Directora Ejecutiva Andi Sutton.
"¿Qué pasa cuando se implementa una regulación sin una solución financieramente accesible?", observa Sutton. "Lo que ocurre es que la gente de a pie se queda con el problema. No tienen millones de dólares".
Alrededor del 16% de los habitantes de Minnesota viven en municipios, que prestan servicios esenciales como limpieza de nieve, mantenimiento de carreteras y puentes, recuperación tras inundaciones, permisos y elecciones. La ley estatal permite a las jurisdicciones que albergan vertederos cobrar cuotas anuales; en el municipio de Bridgewater, esto supone unos 150,000 dólares anuales. De esa cantidad, el municipio debe destinar el 25% a la remediación de vertederos.
Sin embargo, se proyecta que el vertedero alcance su capacidad máxima en unos 15 a 20 años, lo que eliminaría los ingresos del municipio. Los fondos disponibles en la cuenta de remediación brindaron a los supervisores del municipio la oportunidad de implementar un enfoque que no solo eliminará y destruirá los químicos permanentes del lixiviado (el caldo viscoso creado por la basura en descomposición), sino que también prolongará la vida útil del vertedero.
“Queríamos ver si hay alguna manera de poder usar algunos de esos fondos para ampliar el vertedero y mitigar los problemas que causa”, dice Castore.
Ciencia en ciernes
El programa ESMC se estableció durante la sesión legislativa de 2023 y proporciona a las pequeñas comunidades de Minnesota recursos para investigar e impulsar proyectos clave de infraestructura. Sutton formó parte del equipo del programa ESMC que conectó el desafío de Bridgewater con la experiencia de la Universidad.
El equipo de Sutton comenzó reclutando al profesor Roger Ruan, de la Universidad de Minnesota, y a su equipo, del Departamento de Ingeniería de Bioproductos y Biosistemas. En su laboratorio, Ruan introdujo algas microscópicas en el lixiviado de vertederos. Las microalgas absorbieron aproximadamente la mitad de los químicos permanentes. Posteriormente, el equipo utilizó filtros de carbón y electricidad para eliminar aún más químicos permanentes. En el paso final, sometieron el material a calor extremo en un entorno sin oxígeno, un proceso denominado pirólisis catalítica.
¿Los resultados? El proceso de varias etapas eliminó más del 97 % de los químicos permanentes. El proceso también resultó en la producción de gas de síntesis, biocombustible y biocarbón potencialmente valiosos.
El economista de extensión Bill Lazarus realizó un análisis económico del proceso. Lazarus, profesor emérito del Departamento de Economía Aplicada, estudió diversos escenarios basados en los pasos que llevó a cabo el equipo de Ruan y determinó que todos son económicamente viables.
Investigación universitaria, valor público
Inspirado por los resultados iniciales positivos, el municipio financió $60,000 para los esfuerzos de la Universidad para los próximos pasos, determinando cómo una solución podría dar el salto del laboratorio al uso cotidiano.
Esto permitirá al equipo de 10 miembros de Ruan construir un pequeño prototipo para una prueba de campo. Ha sido un largo proceso, afirma Castore, y tomará más tiempo determinar si el sistema que Ruan y sus estudiantes idearon es viable y económicamente viable en entornos cotidianos.
“El objetivo del municipio es concluir este proyecto y contar con suficiente información detallada para poder contactar a algunas empresas y proponerles que lo adopten como producto. Es ambicioso”, afirma Castore.
El proceso también proporcionó una valiosa experiencia al equipo de Ruan, que abarca desde estudiantes de pregrado hasta doctorandos. Ruan afirma: «Es importante que comprendan las necesidades reales fuera de la facultad. Y luego ayudan a desarrollar soluciones prácticas».
Explorar la ingeniería de bioproductos y biosistemas
Restaurando Cedar Creek
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