Aplicación multifuncional de la zeolita para la eliminación de amonio y la mitigación de emisiones de amoníaco en aguas residuales, lixiviado de cadáveres y arrozales

Por qué importa limpiar el nitrógeno invisible

Gran parte del suministro de alimentos del mundo depende de fertilizantes a base de nitrógeno, pero ese mismo nitrógeno puede convertirse en un contaminante oculto una vez que se escapa al agua y al aire. Un exceso de amonio en ríos y lagos favorece las floraciones de algas y las mortandades de peces, mientras que el gas amoníaco procedente de los suelos agrícolas empeora la calidad del aire y desperdicia fertilizante valioso. Este estudio explora si un mineral natural común llamado zeolita puede actuar como una esponja reutilizable para el exceso de nitrógeno: limpiando aguas residuales, reteniendo la contaminación procedente de la descomposición de cadáveres animales y reduciendo la pérdida de amoníaco en los arrozales.

Una roca que se comporta como una esponja

Las zeolitas son minerales volcánicos con una estructura tipo jaula llena de canales diminutos que pueden alojar e intercambiar partículas cargadas como el amonio. Los investigadores examinaron primero con detalle una zeolita natural llamada clinoptilolita. Mediante microscopios y pruebas químicas confirmaron que tiene una superficie rugosa y porosa, una gran área interna y muchos sitios cargados negativamente, rasgos que la hacen adecuada para atraer iones de amonio cargados positivamente. También midieron cómo cambia el mineral con el tratamiento térmico, ya que el calentamiento se usa a menudo para “activar” materiales y mejorar su rendimiento.

Encontrar el punto óptimo para limpiar en agua

El equipo probó la capacidad de la zeolita para eliminar amonio de aguas residuales sintéticas. Encontraron que el mineral actuó con rapidez: la mayor parte del amonio se capturó en 30 minutos, y la cantidad máxima que podía retener fue de aproximadamente 10 miligramos por gramo de zeolita. Un análisis cuidadoso mostró que el amonio no se adhiere simplemente en una sola capa lisa; en cambio, se une en múltiples capas a sitios superficiales irregulares, y el proceso se comporta como una reacción química más que como un atrapamiento físico simple. Cuando la zeolita se calentó hasta 300 °C, su rendimiento se mantuvo similar, pero a temperaturas más altas la estructura cristalina comenzó a colapsar. A 900 °C, el mineral había perdido casi toda su capacidad para captar amonio, lo que significa que la zeolita sin tratar, “prístina”, era en realidad la mejor para limpiar agua.

Tratar el lixiviado de cadáveres ganaderos

La eliminación de animales muertos en granjas tras brotes de enfermedad puede crear fosas de enterramiento que filtran líquidos ricos en nitrógeno al suelo y al agua subterránea circundantes. Los investigadores simularon lixiviado procedente de cadáveres de cerdo tratados termquímicamente y lo mezclaron con zeolita. Con un nivel inicial de amonio de alrededor de 50 miligramos por litro, una dosis de zeolita equivalente al 20% de la masa del cadáver eliminó más del 84% del amonio, y al aumentar la dosis al 40% la eliminación se acercó al 90%. Un calentamiento moderado de la zeolita (alrededor de 300–500 °C) mejoró ligeramente el rendimiento en este líquido complejo, pero el calentamiento intenso volvió a dañar el mineral. Estos resultados sugieren que se podrían colocar barreras rellenas de zeolita alrededor de los sitios de enterramiento para interceptar y limpiar el agua subterránea contaminada antes de que se propague.

Reducir la pérdida de fertilizante y el olor a amoníaco en arrozales

El estudio también examinó las emisiones de amoníaco desde suelos de arroz inundados fertilizados con urea, un fertilizante nitrogenado común. En pequeñas cajas de cultivo controladas, el equipo espolvoreó distintas cantidades de zeolita sobre la superficie del suelo antes del inundado y la fertilización. Durante 12 días recogieron el amoníaco que escapó en forma de gas. Conforme el tiempo se calentó, las emisiones aumentaron, pero las parcelas tratadas con zeolita perdieron sistemáticamente menos nitrógeno al aire. La dosis más alta probada (30 gramos por cámara) redujo la pérdida acumulada de amoníaco en alrededor de un 46% frente al suelo sin zeolita. Dado que la cantidad de amonio realmente retenida por la zeolita en este montaje fue muy inferior a su capacidad en laboratorio, los autores sostienen que los campos reales probablemente podrían beneficiarse sin saturar el mineral.

Qué significa esto para las granjas y el agua limpia

En términos sencillos, este trabajo muestra que una roca de bajo coste y de origen natural puede ayudar a retener nitrógeno valioso en lugar de permitir que se filtre o se evapore. La clinoptilolita prístina elimina rápidamente el amonio de aguas residuales y lixiviados de cadáveres y puede reducir de forma notable el escape de gas amoníaco desde arrozales. Eso se traduce en ríos más limpios, menos olores y contaminantes atmosféricos, y un mejor aprovechamiento del fertilizante por el que los agricultores ya han pagado. Los experimentos se realizaron en laboratorio y en campos simulados, por lo que aún se necesitan ensayos a largo plazo en campo, pero el estudio apunta a la zeolita como una herramienta práctica para una gestión del nitrógeno más sostenible tanto en la agricultura como en el tratamiento de residuos.

Cita: Lee, JI., Lee, CG., Hong, SC. et al. Multifunctional application of zeolite for ammonium removal and ammonia emission mitigation in wastewater, carcass leachate, and paddy. Sci Rep 16, 6327 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-37062-4

Palabras clave: zeolita, contaminación por amoníaco, tratamiento de aguas residuales, lixiviado de cadáveres ganaderos, emisiones en campos de arroz