Basándose en sus conocimientos de STEM (Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas), cuatro adolescentes del interior del estado de Pernambuco, Brasil, se inspiraron para crear un proyecto que combina beneficios para la salud y el medio ambiente. El proyecto “Filtropinha” ganó el Solve for Tomorrow en el país en 2024 y tiene como objetivo construir filtros con cáscaras de cono para tratar la manipueira, un líquido tóxico descartado de la producción de harina de yuca.
En los molinos harineros del Quilombo Travessão do Caroá, en el nordeste de Brasil, la yuca produce una harina crujiente y sabrosa, muy apreciada en la gastronomía del país. A pesar de ser una fuente importante de ingresos para la comunidad, la producción de harina deja como residuo un líquido amarillento rico en ácido cianhídrico, un compuesto químico extremadamente volátil.
Para desarrollar el proyecto, el grupo visitó el quilombo y los molinos harineros. Allí pudieron conversar con productores de yuca y ver los efectos negativos de la eliminación incorrecta de los residuos de la planta. “Notamos que alrededor del molino que visitamos había degradación del suelo y que no crecía nada alrededor del vertedero de residuos. Y los trabajadores se quejaban mucho de dolores de cabeza y mareos”, recuerda el profesor Bezerra. Los estudiantes también regresaron a la comunidad quilombola para mostrar los resultados de sus estudios y pruebas, siempre utilizando un lenguaje sencillo.
Si es ingerida o inhalada, la manipueira puede causar la muerte y, si se desecha directamente en el medio ambiente, puede causar infertilidad del suelo y contaminación del agua. Con esto en mente, los estudiantes crearon un prototipo de filtro de bajo costo que reduce el nivel de toxicidad de la manipueira hasta en un 80%, permitiendo la reutilización del agua en la producción de harina y la fabricación de fertilizante orgánico con el concentrado que queda retenido durante la filtración.
El profesor de química Gustavo Bezerra, mediador del proyecto, relata que la idea surgió de los propios estudiantes y de ellos, dos jóvenes son residentes en Travessão do Caroá. “Durante el curso de Construcción e Invenciones Sostenibles, algunos estudiantes ya habían sugerido hacer un estudio sobre estos molinos harineros, que son una fuente de ingresos para algunas comunidades rurales aquí en el municipio de Carnaiba; pero estas comunidades siempre han sido descuidadas”, explica el educador de la Escola Técnica Estadual Professor Paulo Freire. Además de él, la profesora Carla Robécia fue co-mediadora del proyecto que involucró a cuatro adolescentes de 16 y 17 años del 2º año de secundaria (penúltimo año de la educación obligatoria).
Estábamos en la última semana de mentoría del proyecto, sin obtener buenos resultados. Filtramos la manipueira y el líquido se volvió aún más ácido. Hasta que añadimos carbón activado y todo empezó a funcionar. El líquido se volvió más claro, la conductividad y el pH se redujeron, y la prueba de toxicidad confirmó aún más la mejora, dice Gustavo Bezerra.
Pruebas prácticas dieron lugar a un prototipo
Antes de conseguir que el filtro funcionara, el equipo probó diferentes métodos. Una de las primeras ideas para reducir la acidez de la manipueira fue la decantación, un método de separación de mezclas heterogéneas entre sólido-líquido y líquido-líquido. También pensaron en instalar una membrana para reducir la acidez de la planta de manipueira, pero el problema persistió. Después de consultar referencias bibliográficas y decidir el uso de carbón activado, nos propusimos construir un filtro en una impresora 3D, que pudiera ser acoplado a una caja que contuviera una manipueira. En su interior, el filtro estaba lleno de una capa de algodón, un filtro de papel, harina de cáscara de cono y carbón activado elaborado a partir de la misma cáscara. Sin considerar la mano de obra, cada prototipo completo cuesta alrededor de R$ 4,41 (alrededor de 0,80 USD) y solo la recarga ronda los R$ 0,25 (0,05 USD).
Para garantizar resultados efectivos, se probó la toxicidad de la manipueira antes y después de la filtración. Para ello, los estudiantes utilizaron una metodología de bajo costo con semillas de lechuga. Fueron expuestos al líquido antes y después de pasar por el filtro y luego plantados. Antes de la adición de carbón activado al prototipo, solo el 20% de las semillas germinaban. Después, se desarrolló el 80% de las semillas plantadas.
La escala numérica utilizada para especificar la acidez o basicidad de una solución es el pH. Luego de la filtración se midió esta escala y los indicadores también mostraron una mejora en la toxicidad de la manipueira. Según pruebas realizadas en el propio laboratorio del colegio, tras el filtrado, el líquido alcanzó un pH cercano a 7, considerado neutro, lo que evidencia una importante pérdida de acidez en la muestra.
Los próximos pasos son mejorar el prototipo para que pueda ser acoplado a tanques de agua para filtrar grandes volúmenes de manipueira. Otro objetivo del proyecto es utilizar las cáscaras de cono y el carbón activado después del filtrado como fertilizante de liberación lenta, ya que el material se vuelve rico en nitrógeno y carbono.
“La idea ahora es conseguir apoyo financiero de la prefectura para comprar materiales adicionales para realizar estas pruebas. Por ejemplo, queremos proporcionar el filtro a tres molinos harineros y después del tratamiento, también queremos probar los fertilizantes para contribuir aún más a la comunidad”, destaca Gustavo Bezerra.
Los estudiantes consultaron referencias bibliográficas y probaron varios métodos prácticos hasta llegar al prototipo.
Proyecto STEM guiado por los ODS
El uso de proyectos STEM, que se centran en los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS), ha sido una herramienta importante para involucrar a los estudiantes en el aprendizaje práctico, complementando la clase teórica. El profesor Gustavo Bezerra, quien ya participó de Solve for Tomorrow en otras oportunidades con proyectos desarrollados en la ETE Professor Paulo Freire, destaca la importancia de esta perspectiva para mejorar la vida de quienes aplican el conocimiento. “Si en la escuela aprenden sobre el tratamiento del agua mediante un proceso de electrofloculación, no solo en la escuela se puede realizar esta electrofloculación. Es algo que puede mejorar su calidad de vida en la comunidad”, explica el educador.
En “Filtropinha”, el profesor Bezerra relata que los estudiantes ganaron más confianza y facilidad para hablar en público después de Solve for Tomorrow. Sobre todo, aprendieron a no abandonar el proyecto ante el primer fracaso. “Estos niños son muy curiosos, tienen acceso a mucha información y pueden observar mucho en su comunidad. Como profesores, debemos guiarlos en este camino, que consiste en elegir qué quieren hacer en su vida académica. Trabajar con ‘Filtropinha’ en Solve for Tomorrow fue muy gratificante. Nosotros, profesores, nos estamos adaptando para que nuestras prácticas pedagógicas no se deterioren. Esto nos impulsa a evolucionar”, concluye Bezerra.
