Estruvita

Estruvita (fosfato magnésico y amónico) es un mineral fosfato con fórmula: NH₄MgPO₄·6H₂O. La estruvita cristaliza en el sistema ortorrómbico como cristales piramidales de color blanco a amarillento o blanco pardusco o en formas laminares similares a la mica. Es un mineral blando con una dureza de Mohs de 1,5 a 2 y tiene una gravedad específica baja de 1,7. Es escasamente soluble en condiciones neutras y alcalinas, pero fácilmente soluble en ácido.

Los cálculos y cristales urinarios de estruvita se forman fácilmente en la orina de animales y humanos infectados con organismos productores de amoníaco. Se ven potenciados por la orina alcalina y la alta excreción de magnesio (dietas ricas en magnesio o basadas en plantas). También están potenciados por una proteína urinaria específica en los gatos domésticos.

Nombre

Aunque la estruvita se mencionó brevemente en la Micrographia de Hooke, fue descrita en detalle por primera vez en 1845 por el químico alemán Georg Ludwig Ulex [de] (1811–1883), quien encontró cristales de estruvita en lo que supuso que alguna vez fue un basurero medieval en Hamburgo, Alemania; nombró al nuevo mineral en honor al geógrafo y geólogo Heinrich Christian Gottfried von Struve [de] (1772– 1851) de Hamburgo.

Ocurrencia

La estruvita se forma fácilmente en condiciones alcalinas donde sus iones constituyentes están presentes. En la naturaleza, se forma principalmente en áreas asociadas con la descomposición de materia orgánica, incluidos depósitos de guano, cuevas basálticas y marismas. Se encuentran condiciones similares cuando las vejigas humanas están infectadas por bacterias productoras de ureasa, cuando se tratan aguas residuales, etc.

La estruvita se encuentra ocasionalmente en mariscos enlatados, donde su apariencia es la de pequeñas astillas de vidrio, desagradables para los consumidores por razones estéticas pero sin consecuencias para la salud. Una sencilla prueba puede diferenciar la estruvita del vidrio.

Cálculos renales de estruvita

También conocido como piedra fosfato triple (fosfato de magnesio de calcio). Precipita en la orina alcalina, formando cálculos renales. El estruvito es el mineral más común que se encuentra en las piedras del tracto urinario en los perros, y se encuentra también en las piedras del tracto urinario de gatos y humanos. Las piedras estruvitas son potenciadas por la infección bacteriana que hidroliza urea al amonio y eleva la orina pH a valores neutros o alcalinos. Los organismos que suministran Urea incluyen Proteus, Xanthomonas, Pseudomonas, Klebsiella, Staphylococcus, y Micoplasma.

Incluso en ausencia de infección, la acumulación de cristales de estruvita en la vejiga urinaria es un problema que se observa con frecuencia en los gatos domésticos, con síntomas que incluyen dificultad para orinar (que puede confundirse con estreñimiento) o sangre en la orina (hematuria). Recientemente se ha descubierto que la proteína cauxina, una proteína excretada en grandes cantidades en la orina de gato que actúa para producir una feromona felina, provoca la nucleación de cristales de estruvita en un sistema modelo que contiene los iones necesarios para formar estruvita. Esto puede explicar parte del exceso de producción de estruvita en los gatos domésticos. En el pasado, se requería cirugía para extirpar los urolitos de estruvita en los gatos; hoy en día, se pueden utilizar dietas acidificantes especiales bajas en magnesio para disolver los cálculos de estruvita estériles.

Los cálculos del tracto urinario superior que afectan la pelvis renal y se extienden hasta al menos 2 cálices se clasifican como cálculos cuerno de ciervo. Aunque todos los tipos de cálculos urinarios pueden potencialmente formar cálculos coraliformes, aproximadamente el 75% están compuestos por una matriz de estruvita-carbonato-apatita.

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  Piedras de la vejiga del perro
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  Cristales estruvitos en una muestra de orina humana con un pH de 9. También se pueden observar abundantes cristales de fosfato amorfo, varias células epiteliales escamosas y no escamosas y algunos leucocitos.
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  Otra imagen de la misma muestra de orina que con la imagen de la izquierda.
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  Comparación de diferentes tipos de cristales urinarios.

Enterolitos de estruvita

La estruvita es un mineral común que se encuentra en los enterolitos (concreciones intestinales) de los caballos.

Tratamiento de aguas residuales

La estruvita puede ser un problema en el tratamiento de aguas residuales, particularmente después de que los digestores anaeróbicos liberan amonio y fosfato del material de desecho. La estruvita puede formar incrustaciones en líneas y correas, en centrífugas y bombas, obstruir las tuberías del sistema y otros equipos, incluido el propio digestor anaeróbico. La estruvita, también conocida como MAP, se forma cuando hay una relación mol a mol a mol (1:1:1) de magnesio, amoníaco y fosfato en las aguas residuales. El magnesio se puede encontrar en el suelo, el agua de mar y el agua potable. El amoníaco se descompone de la urea en las aguas residuales y del fosfato, que se encuentra en los alimentos, jabones y detergentes. Una vez que se mantienen estos elementos, es más probable que se forme estruvita en un ambiente de pH alto, donde hay mayor conductividad, temperaturas más bajas y concentraciones más altas de magnesio, amoníaco y fosfato. La recuperación del fósforo de las corrientes residuales como estruvita y el reciclaje de esos nutrientes en la agricultura como fertilizante parece prometedor, particularmente en el estiércol agrícola y las plantas de tratamiento de aguas residuales municipales.

Tener incrustaciones de estruvita en un sistema de tratamiento de aguas residuales puede generar una gran ineficiencia dentro de la planta o la operación debido a la obstrucción de las tuberías, bombas y equipos. Ha habido algunas opciones para resolver este problema, incluido reemplazar las tuberías o usar un hidrojeter o una amoladora mecánica para limpiarlas. Pero muchas líneas pueden ser subterráneas y cualquiera de estas opciones implica tiempo de inactividad y mano de obra considerables. La limpieza química se utiliza ahora predominantemente para limpiar los sistemas de estruvita. Se han desarrollado productos de limpieza químicos para eliminar y prevenir la estruvita con un tiempo de inactividad mínimo. Incluso se ha desarrollado y probado con éxito un método eléctrico y sin productos químicos para eliminar y prevenir la estruvita en plantas de tratamiento de aguas residuales de EE. UU. La onda sinusoidal electrónica que produce se envía a través del agua en la tubería y, por lo tanto, también es eficaz en tuberías subterráneas.

Usos

El uso de estruvita como fertilizante agrícola se describió por primera vez en 1857. Contiene P y N, dos de los tres principales macronutrientes de las plantas, siendo el Mg también un macronutriente menor. La estruvita se puede producir a partir de la orina ajustando el pH (a menudo simplemente esperando a que actúen las bacterias productoras de ureasa) y agregando magnesio. Existe un interés considerable en la utilidad de la estruvita extraída de la orina como fertilizante en situaciones austeras.