El nitruro de boro ha sido identificado como una forma efectiva de degradar sustancias PFAS. Esta es la conclusión que han alcanzado investigadores de la universidad de Rice. De una forma sorpresiva, durante la investigación de la eliminación de sustancias PFOA, fue observado como el nitruro de boro fue efectivo. Más allá de la efectividad, el nitruro de boro como catalizador, logró eliminar el 99% de la sustancia PFOA presente en el experimento.

El riesgo de la contaminación por sustancias PFOA

Residuos PFOA, peligrosos por su capacidad de permanecer en el entorno. Este compuesto, PFOA, pertenece a las PFAS, un tipo de sustancia desarrollada en el siglo XX y cuyo uso se hizo extensivo a gran variedad de productos. El PFOA se utiliza en la industria textil y producción de papel para conferir repelencia al agua, grasa o suciedad. Uno de los mayores riesgos que presenta es su capacidad para permanecer en el medio ambiente. Llegando a ser hallados restos de PFOA en la sangre de seres humanos.

PFOA, un elemento potencialmente tóxico. El uso de ácido perfluorooctanoico es un compuesto que puede ocasionar riesgos para la salud. Incluso, la Unión Europea, en su directiva 2017/1000 DE LA COMISIÓN de 13 de junio de 2017 pone de manifiesto el riesgo de su utilización. A causa del peligro que puede suponer, ha sido tan grata la sorpresa de hallar en el boro un catalizador eficiente. 

En el 2017, la UE advirtió sobre la utilización de sustancias PFOA

El nitruro de boro para eliminar el PFOA. El resultado de la investigación, fue publicado en Environmental Science and Technology Letter (American Chemical Society). En la publicación se detalla cómo, en la investigación, el nitruro de boro logró suprimir el PFOA presente, de una forma más rápida que cualquier material anteriormente empleado.

Una investigación para degradar sustancias PFOA 

La experimentación permitió identificar al nitruro de boro como catalizador.El laboratorio, liderado por el profesor Wong, está especializado en el desarrollo de catalizadores. Su equipo ha desarrollado anteriormente catalizadores que eliminan residuos como TCE y nitratos. En el proceso de experimentación, tratando de hallar un catalizador para PFAS, se encontraron con la sorpresa de que funcionó el boro, algo que no esperaban.

El nitruro de boro es un elemento presente en diferentes aspectos de nuestra vida. Podemos encontrarlo en una amplia gama de productos. Desde maquillajes y productos para el cuidado de la piel hasta productos industriales como pastas térmicas empleadas en electrónica.

El nitruro de boro, un catalizador eficiente ante los químicos PFAS. La fase de control a lo largo de un experimento, es el mecanismo que permite comprobar el desempeño de la investigación. A causa de esta observación durante el control, investigadores de la Universidad de Rice han encontrado un hallazgo inesperado. Han apreciado como el nitruro de boro resulta un catalizador de elementos químicos.

La fase de control ha permitido observar el desempeño del nitruro de boro

Durante el experimento, se produjo una observación inesperada. Fue a causa de la experimentación con diferentes variables, que se produjo el hallazgo del nitruro de boro como catalizador. Como confirma el propio equipo de investigación, fue un resultado a contra pronóstico.

Un resultado inesperado al experimento

Un proceso de cuatro horas de duración. El profesor Wong resume el desarrollo de la operación de una forma muy simple. En un recipiente con agua y PFOA se añade polvo nitruro de boro y se cierra herméticamente. No es necesario ni la adición de hidrógeno ni suprimir el oxígeno presente en el agua. Se expone a luz UV-C con una onda de 254 nanómetros y en cuatro horas se habrá eliminado el 99% de las partículas PFOA

La energía solar como motor del experimento. Según apunta Wong, la literatura científica hizo considerar la luz como activador del proceso de catalización. Esta implicación de la luz solar cambió el paradigma de experimentación con un catalizador a un fotocatalizador. A través de una determinada longitud de onda, la luz es el elemento que logra activar el elemento catalizador.

La luz es el elemento activador de este proceso de catalización

La luz fue clave e inconveniente a la vez. Gracias a la luz se consigue que en cuatro horas, el PFOA se convierta en fluoruro, dióxido de carbono e hidrógeno. Sin embargo, una complicación aparente era que, teóricamente, la longitud de onda de 254 nanómetros era demasiado pequeña para activar la banda prohibida del nitruro de boro.

El experimento rompió la idea preconcebida de que la onda no era suficiente. A pesar de que teóricamente la longitud era demasiado pequeña, el desarrollo de la investigación rompió con ese concepto. Durante la fase de experimentación, el boro absorbió la luz y logró catalizar una reacción que permitió la destrucción del PFOA. Todo ello, a pesar de que que el pronóstico era que el boro no podría absorber luz UV-C de 254 nanómetros.

Existía la idea preconcebida de que el boro no podría absorber la luz UV-C de 254 nanómetros

El resultado imprevisible del experimento, llevó a una conclusión. El profesor Wong y los coautores Duan y Wang, alcanzaron una explicación, la causa del éxito del experimento fueron los defectos atómicos en el polvo empleado. Es a causa de los defectos que la banda prohibida se ve alterada. Encogen lo suficiente la banda prohibida como para que el polvo pueda absorber la suficiente luz para dar lugar al proceso que elimina el PFOA.

Aplicaciones futuras del proceso de degradado de sustancias PFOA

GenX para confirmar las observaciones previas. GenX es un componente químico que, por sus propiedades, se ha empleado en sustitución del PFOA. Por ello, ante la similitud de sustancias, el profesor Wong llevó a cabo junto a su equipo más pruebas con GenX.

El GenX puede suponer un riesgo medioambiental a la altura del PFOA. Tal y como apunta Wong, es una historia paralela a la de PFOA. Se descubre GenX por doquier. Sin embargo, existe una diferencia sustancial y es que, al respecto de PFOA, se han hallado catalizadores que, con un éxito relativo, degradan el PFOA. Un logro que hasta ahora no existía para el GenX.

También se experimentó con GenX por su similitud con PFOA

El polvo de nitruro de boro, también eficaz ante GenX. Aunque mucho menos efectivo, la siguiente fase de investigación corroboró que el polvo de nitruro de boro logra eliminar el 20% del GenX. Este resultado fue obtenido tras una exposición de dos horas a luz de 254 nanómetros. Otro aspecto especialmente positivo es que, como refiere Wong, el equipo trabaja para mejorar estos resultados.

Conclusión

La investigación ha despertado el interés de la comunidad científica. El Centro de Investigación de Ingeniería de Nanosistemas para el Tratamiento de Agua con Tecnología ha mostrado su interés por este sistema. Encuentran en él una posibilidad para crear sistemas de tratamiento de agua que sean seguros y respetuosos con el medio ambiente.

El desarrollo muestra diferentes caras. Por un lado, el desarrollo industrial y tecnológico nos aporta la creación de nuevos materiales. Aunque, finalmente, se ha sabido que podían resultar potencialmente perjudiciales. Por otro lado, el desarrollo tecnológico ofrece aspectos tan positivos como, por ejemplo, ofrecer nuevas formas de combatir la contaminación.

El desarrollo nos ofrece cuestiones tan beneficiosas como reducir la contaminación

Nuevamente, la investigación abre puertas hacia un futuro sostenible. La presencia de residuos contaminantes, en sus diferentes niveles, es una problemática que afecta al medio ambiente y a los seres vivos. Por ello, la investigación y la innovación es el mejor camino para que nuestro entorno sea sostenible y libre de contaminación.

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