Un avance en el tratamiento del agua, inspirado por una criatura marina

- Dec 04, 2018-

Inspirado por Actinia, un organismo marino que atrapa a sus presas con sus tentáculos, un equipo de investigadores ha desarrollado un método para tratar el agua de manera eficiente.


La investigación, una colaboración de los laboratorios de Yale's Menachem Elimelech y Huazhang Zhao de la Universidad de Pekín, utilizó un material conocido como nanocoagulante para eliminar el agua de los contaminantes. Al eliminar una amplia gama de contaminantes en un solo paso, el descubrimiento promete mejorar significativamente el uso de coagulantes para el tratamiento del agua desde hace siglos. Los resultados se publican hoy en Nature Nanotechnology.


Cuando se agregan al agua, los coagulantes convencionales, como el sulfato de aluminio y otras sales metálicas, eliminan las partículas más grandes del agua al hacer que se agrupen en formaciones más grandes y se asienten. Debido a que estos coagulantes no eliminan partículas más pequeñas disueltas en el agua, se necesitan métodos de tratamiento adicionales. Sin embargo, emplear múltiples tecnologías para el tratamiento del agua es costoso, consume mucha energía y puede requerir una gran cantidad de tierra. Crear una tecnología eficiente y fácil de operar para eliminar todos los contaminantes del agua es clave para abordar la escasez mundial de agua.


El equipo de investigación sintetizó un nuevo nanocoagulante altamente estable diferente de los coagulantes convencionales en estructura, rendimiento y comportamiento. Además de eliminar las partículas suspendidas, este nanocoagulante también elimina los pequeños contaminantes disueltos.


"El comportamiento del nanocoagulante está controlado por su estructura", dijo Ryan DuChanois, Ph.D. Estudiante en el laboratorio de Elimelech. "Bajo ciertas condiciones, el nanocoagulante mantiene una estructura que permite que se almacene en el tiempo".


Actinia es una anémona de mar con un cuerpo esférico que tiene tentáculos que se retraen mientras descansan y se extienden mientras atrapan a su presa. Con este depredador marino como modelo, los investigadores sintetizaron el coagulante, utilizando componentes orgánicos e inorgánicos para replicar la estructura de Actinia.


Al igual que la actinia, el nanocoagulante tiene una estructura de núcleo-cáscara que se revierte en el agua. La cáscara desestabiliza y atrapa partículas suspendidas más grandes, mientras que el núcleo expuesto captura las más pequeñas y disueltas. Elimina un amplio espectro de contaminantes, desde microplutantes traza hasta partículas más grandes, muchos de los cuales eluden los métodos convencionales y plantean importantes problemas de salud pública.


"La capacidad para eliminar nitratos fue bastante sorprendente, ya que los coagulantes de agua tradicionales muestran una eliminación insignificante de nitratos", dijo Elimelech, profesor de ingeniería química y ambiental Roberto C. Goizueta. También es crítico para el tratamiento del agua, ya que la contaminación por nitratos está asociada con el síndrome del "bebé azul", una condición potencialmente mortal que afecta a los niños pequeños en algunas partes del mundo.


Debido a que es un proceso de un solo paso, dijo el profesor Huazhang Zhao de la Universidad de Pekín, el trabajo promete reemplazar los métodos actuales de tratamiento de agua y reducir en gran medida los costos operativos del tratamiento de agua. "También abre puertas para la fabricación de materiales 'inteligentes' que pueden transformar la configuración y la función en respuesta a su entorno", dijo.