Un nuevo estudio publicado en Frontiers of Environmental Science & Engineering propone un marco integrado para seleccionar adsorbentes sostenibles que se alineen con objetivos de cero emisiones netas en tratamiento de agua. La investigación aborda la carga ambiental de los carbones activados convencionales, que típicamente se derivan de materias primas basadas en combustibles fósiles e implican procesos intensivos en energía. Al combinar pruebas de rendimiento de adsorción con evaluación del ciclo de vida y análisis de fin de vida útil, el marco identifica materiales que logran simultáneamente alta eficiencia en eliminación de contaminantes y reducción de emisiones de gases de efecto invernadero.
El estudio, reportado por investigadores de la Universidad Kyung Hee el 23 de agosto de 2025, se centra en carbones activados de base biológica derivados de corteza de pino como alternativas renovables a materiales derivados del carbón. El equipo sintetizó carbones activados usando cinco estrategias diferentes de activación química y encontró que la activación dual con hidróxido de sodio seguida de ácido clorhídrico produjo el adsorbente más efectivo. Este material demostró una capacidad máxima de adsorción de ácido húmico de 15,84 mg por gramo, superando significativamente tanto a los biocarbones con activación simple como a los carbones activados disponibles comercialmente.
Para evaluar el impacto ambiental, los investigadores aplicaron evaluación del ciclo de vida usando unidades funcionales basadas tanto en masa como en capacidad de adsorción. Mientras que las comparaciones basadas en masa mostraron huellas de carbono similares entre varios métodos de activación, la evaluación basada en rendimiento reveló una clara ventaja para el adsorbente con activación dual. Debido a que se requería menos material para eliminar la misma cantidad de contaminante, sus emisiones de gases de efecto invernadero y demanda acumulada de energía por unidad de contaminante eliminado fueron las más bajas entre todos los candidatos. El estudio identificó el uso de electricidad durante el secado y la pirólisis como puntos críticos ambientales principales en el proceso de producción.
El análisis demostró además que la producción a escala industrial podría reducir las emisiones de carbono por kilogramo de adsorbente en casi un 90% en comparación con la síntesis a escala de laboratorio. También se evaluaron escenarios de fin de vida útil, mostrando que la regeneración de adsorbentes agotados ofrece ahorros sustanciales de emisiones en relación con el vertido o la incineración. Este hallazgo refuerza el valor de las estrategias de materiales circulares para alcanzar objetivos de sostenibilidad. Los investigadores enfatizan que evaluar adsorbentes únicamente por capacidad de adsorción o emisiones de producción proporciona una imagen incompleta de la sostenibilidad, y que las métricas del ciclo de vida basadas en rendimiento reflejan mejor los beneficios ambientales del mundo real.
El marco de selección multifactorial propuesto ofrece una herramienta práctica para investigadores, ingenieros y formuladores de políticas que buscan soluciones sostenibles de tratamiento de agua. Al alinear la eficiencia de adsorción con el rendimiento del ciclo de vida y las consideraciones de fin de vida útil, el enfoque apoya la toma de decisiones informada para el despliegue de materiales bajos en carbono. Los hallazgos sugieren que los carbones activados de base biológica, cuando están diseñados óptimamente y regenerados después del uso, pueden reducir significativamente la huella ambiental de los sistemas de purificación de agua. El marco puede extenderse a otros materiales funcionales donde el rendimiento y la sostenibilidad deben optimizarse conjuntamente, contribuyendo a objetivos más amplios de cero emisiones netas y economía circular. El estudio está disponible en https://doi.org/10.1007/s11783-025-2068-6.
