El agua ha sido, desde tiempos inmemoriales, un bien preciado. Las grandes civilizaciones han crecido y prosperado cerca de recursos hídricos. Y su caída en desgracia también se han debido, en parte, a la falta de agua. Hoy, la falta o escasez de agua potable sigue siendo un problema que genera conflictos y afecta a millones de personas. Cerca de 700 millones en más de 40 países según datos de Naciones Unidas. Por este y otros motivos, limpiar aguas tóxicas es de vital importancia. Por nuestro bien y el de nuestro planeta.
Pero limpiar aguas tóxicas no siempre es fácil ni sostenible. A consecuencia de los procesos industriales, del transporte marítimo a gran escala y del deshecho incontrolado de aguas residuales, ríos, lagos y mares acaban por contener restos de hidrocarburos, pesticidas, metales pesados o microorganismos patógenos que convierten las aguas en tóxicas. Tanto para consumo humano como para, en muchas ocasiones, para la fauna y la flora.
Científicos de la Universidad de Drexel, en Filadelfia, Pensilvania, Estados Unidos, han dado a conocer una posible solución para limpiar aguas tóxicas empleando nanofilamentos. Así sería posible eliminar restos de textiles, cosméticos, tinta, papel y otros elementos. Muchos de ellos de gran toxicidad. Y difíciles de extraer al estar disueltos en el agua. Veamos en qué consiste este prometedor método y hasta qué punto permitirá resolver la descontaminación de aguas tóxicas.
Limpiar aguas tóxicas con nanofibras de óxido de titanio
La respuesta que han encontrado investigadores de la Universidad de Drexel para limpiar aguas tóxicas consiste en un material fotocatalítico de óxido de titanio estructurado. Sus particulares cualidades le permiten descomponer dos contaminantes colorantes comunes, la rodamina 6G y la violeta cristalina, bajo el espectro de luz visible. El material descubierto también redujo esas concentraciones de tinte en el agua en un 90 % y un 64 %, respectivamente, en solo 30 minutos, cuando la relación de masa de catalizador a tinte inicial era de 1 a 1.
Los métodos más comunes para limpiar aguas tóxicas o residuales, como la sedimentación, la oxidación biológica y el tratamiento químico, son ineficaces para eliminar los tintes, presentes en toda clase de productos y deshechos. Además, se disuelven en el agua. A diferencia de restos sólidos, más fáciles de filtrar o eliminar. La adsorción con materiales de arcilla, carbón activado, óxido de hierro y materiales naturales como los posos de café, también se ha utilizado antes. Pero se limitan a separar el tinte del agua. El nuevo método propuesto separa el tinte y lo descompone.
En primer lugar, los nanofilamentos absorben el tinte, que se adhiere a su superficie. Luego se somete a un proceso de fotocatálisis. Así, el tinte se degrada rápidamente y se descompone en subproductos más inofensivos como el dióxido de carbono y el agua. Un proceso relativamente rápido y que no genera restos contaminantes. Y lo mejor de todo, apenas consume energía. A diferencia de procesos fotocatalíticos similares, que utilizan rayos ultravioleta, emplea luz visible. Esto reduce considerablemente el coste energético derivado de la tarea de limpiar aguas tóxicas. En resumen: agua más limpia, sin generar tóxicos y sin consumir energía.
Nuevos materiales con propiedades únicas
La investigación fue liderada por Michel Barsoum, doctorado y profesor universitario distinguido en la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Drexel, en Filadelfia, Pensilvania. En el equipo han participado también investigadores de la Facultad de Artes y Ciencias de Drexel.
Para realizar el estudio, el equipo utilizó la difracción de rayos X para caracterizar la disposición de los átomos en el nanomaterial. Además, caracterizaron el nanomaterial con microscopía electrónica de barrido y transmisión, que envía haces de electrones al material para formar una imagen. Luego, supervisaron la muestra utilizando espectroscopía ultravioleta y mineralización cuantificada por demanda química de oxígeno.
Uno de los hallazgos más importantes del estudio fue la fuerte evidencia de que el nanofilamento está sensibilizado por el tinte, lo que representa una relación simbiótica de aditivo y efluente que dio lugar a agua más limpia y menos tóxica. Por otra parte, el estudio demuestra que los materiales pueden ser sensibilizados, abriendo la puerta a otras aplicaciones en células solares y dispositivos ópticos. Por ejemplo, obtener combustible verde al separar el hidrógeno del oxígeno mediante luz solar.
