Una membrana formada por desechos vegetales para eliminar metales pesados. Un equipo investigador ha desarrollado un estudio que busca emplear subproductos de origen vegetal para eliminar este tipo de metales. Han participado investigadores de la Universidad Tecnológica de Nanyang en Singapur y de la Escuela Politécnica Federal de Zurich (ETHZ). Como resultado, se ha formado una membrana que puede ofrecer grandes ventajas.
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Subproductos obtenidos de la extracción de aceite
Los subproductos vegetales son extraídos de la producción de aceite. Concretamente, se utilizan los subproductos generados durante la obtención de aceite de maní y de girasol. El estudio ha sido liderado por Ali Miserez, de la Escuela de Ciencia e Ingeniería de materiales y Raffaele Mezzenga, profesor visitante en la ETHZ.
Un método económico y sostenible. La investigación ha puesto de manifiesto que la membrana diseñada ofrece una respuesta de bajo coste, respetuosa con el medio ambiente y, además escalable. El proceso de adsorción puesto a prueba durante la fase de experimentación, permite obtener un agua apta según estándares internacionales de calidad.
El proceso de adsorción permite alcanzar una calidad de agua apta según estándares internacionales
Los metales pesados son un problema dentro del reto que supone la gestión del agua. Como indica Meserez, la presencia de metales pesados representa un potencial riesgo de ser asimilado por el cuerpo. En los casos de acumulación de este tipo de metal, pueden producirse distintas enfermedades, como por ejemplo cáncer. Los medios convencionales para eliminar los metales pesados, sin embargo, requieren un gran consumo de energía.
Un diseño de bajo coste con una gran eficacia
Las membranas creadas ofrecen una elevada eficacia. Como pudieron observar los investigadores, el modelo de membrana diseño logró filtrar hasta el 99,89% de los metales pesados. La membrana, como señala Miserez, apenas requiere energía, lo cual facilita la extensión de su uso por diferentes países.
Las proteínas son la base de la membrana de la investigación. La obtención de determinados tipos de aceite, produce en consecuencia un subproducto conocido como harina de semillas oleaginosas. Tras la extracción del aceite, quedan estos derivados que se caracterizan por ser ricos en proteínas.
En la extracción de ciertos tipos de aceite, se forma harina de semillas oleaginosas
En la investigación se utilizaron semillas oleaginosas de aceites de girasol y maní. Una vez recolectada la harina de semillas, son convertidas en fibrillas amiloides de dimensiones nanométricas. Las fibrillas de proteína actúan, gracias a la atracción que los metales pesados ejercen, como un tamiz. De esta forma, se logran retener los metales pesados que intentan traspasar el tamiz.
Una investigación con diversas posibilidades
La obtención de fibrillas de amiloide con este origen, ha sido una cuestión novedosa. Según refiere Soon Wei Long, la obtención de las fibrillas de amiloide con origen en proteínas de girasol y maní ha sido un hito pionero. En esta misma línea, apunta Soon, este tipo de harina son ricas en proteínas y representan un coste bajo.
La membrana tiene características híbridas. En el desarrollo de la membrana, se unieron las fibrillas de amiloide con carbón activo. Este tipo de carbón es usado de forma común en filtración de agua. Una vez configurada la membrana se puso a prueba frente a tres tipos de contaminación. Los metales pesados elegidos para la fase de pruebas fueron platino, cromo y plomo.
La membrana fue puesta ante tres tipos de contaminante: platino, cromo y plomo
La membrana es también eficaz ante sustancias PFAS. Además de filtrar metales pesados, como apunta Miserez, el tamiz puede eliminar también contaminantes de tipo PFAS. Este tipo de contaminantes, sustancias perfluoroalquilo y polifluoroalquilo, son sustancias cuyo uso ha sido ampliamente extendido. Por lo tanto, el desarrollo de esta membrana con origen en desechos vegetales puede ayudar a eliminar este tipo de sustancias.
El volumen de agua filtrada dependerá de la concentración de metales pesados. Una membrana híbrida necesitará 16 kilogramos de proteína para lograr filtrar el volumen de una piscina olímpica con una concentración de 400 ppb de plomo.
Rentabilidad del diseño propuesto
El sistema diseñado es escalable. Como advierte Soon, la simplicidad del diseño facilita su escalabilidad, además de operar con una cantidad mínima de reactivos químicos. Como pone de manifiesto el investigador, este sistema de bajo coste, permite optimizar los residuos producidos en la obtención de aceite y convertirlo en una tecnología.
Los metales atrapados en la membrana pueden ser reciclados. Una vez realizado el proceso de filtrado, pueden extraerse los metales pesados y,según su tipo, proceder de distinta manera. Si se trata de metales como el mercurio, pueden ser eliminados en condiciones de seguridad, si se trata de otros como el platino, pueden ser reutilizados.
Los metales pesados pueden ser extraídos tras el proceso de filtrado
El diseño es de bajo coste y puede representar grandes beneficios. El coste de los desechos empleados en el sistema, es inferior a un dólar por kilogramo. Ante el bajo precio de producción, debe considerarse que, con tan solo 32 kilos de proteína, puede recuperarse platino, el cual alcanza los 33.000 dólares por kilo. De igual forma, recuperar algo tan valioso como el oro, que puede costar 60.000 dólares por kilo, solo requiere 16 kilos de proteína.
Bajo consumo de energía
El estudio tiene su origen en una investigación previa. Durante un trabajo anterior, Raffaele Mezzenga, miembro del estudio, había identificado que las proteínas de suero de la leche de vaca podían atraer metales. Con posterioridad, los investigadores advirtieron que las semillas oleaginosas podrían tener estas características. Finalmente, se ha demostrado que, además de compartir propiedades, en el caso de las semillas son más eficaces y más económicas.
El bajo consumo eléctrico del sistema es una gran ventaja adicional. Además de la elevada efectividad del diseño, otro aspecto positivo que señalan los investigadores es que apenas consume energía. Esta característica supone una diferencia respecto de otros sistemas como la ósmosis inversa, la cual sí consume electricidad. De esta forma, el modelo diseñado es una gran oportunidad en lugares de difícil acceso a la electricidad.
El modelo de membrana diseñado, puede ser una excelente solución para lugares de difícil acceso a la electricidad
Conclusión
Los avances tecnológicos son especialmente positivos si además son sostenibles. Como hemos comprobado, una membrana con base en desechos vegetales, puede ser altamente eficaz para eliminar. Para alcanzar un futuro sostenible, la reutilización de materiales es un aspecto esencial. Con el compromiso de toda la sociedad se puede avanzar hacia un nuevo paradigma económico basado en la economía circular.
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