La aplicación de pequeñas descargas podría ayudar en la desinfección de agua. Esta es la idea que nos ofrece un equipo investigador del Instituto de Tecnología de Georgia en un reciente estudio. El trabajo desarrollado, abre la puerta a desinfectar el agua con un menor gasto de energía y, además, reduciendo su impacto sobre el medioambiente. El sistema diseñado podría tener conexión con la red eléctrica aunque también recibir energía procedente de baterías. 

El sistema se encuentra en una fase temprana a pequeña escala. Como señala Xing Xie, miembro del estudio, es una tecnología innovadora y, por lo tanto, de momento se trabaja con ella a una escala reducida. De esta forma, apunta el investigador, podrán mostrar primero sus ventajas e incrementar sus aplicaciones a escala mayor.

Un campo eléctrico mejorado para una desinfección de agua más sostenible

El estudio aplica una tecnología procedente de otros campos. El tratamiento de campo convencional (CEFT, según sus siglas en inglés), ha sido utilizado en la pasteurización de alimentos. Sin embargo, apenas ha sido aplicada en el tratamiento del agua a causa del considerable coste que representa.

CEFT es un mecanismo que no resulta suficientemente rápido ante las bacterias. Con la introducción de electricidad en el agua, la membrana de la célula bacteriana se manifiesta en comportamiento como un condensador en un circuito. En el caso de CEFT, existe una problemática derivada de la baja conductividad del agua. Es decir, los pulsos, de apenas unos nanosegundos, no podrán realizar una carga de la membrana con la velocidad requerida para eliminar las bacterias.

En el CEFT no se logra una carga de la membrana de la célula lo suficientemente rápido

Durante la investigación se desarrolló un campo eléctrico mejorado. Este campo, mejorado localmente, adquiere la denominación LEEFT y facilita que la electricidad alcance de forma directa a la bacteria. En el sistema, se emplean nanopuntas de oro que son capaces de acumular cargas concentradas instantáneamente al ser conectadas a la electricidad. De esta forma, las cargas alcanzan a la membrana y actúan a la suficiente velocidad.

Los resultados obtenidos han derribado la creencia convencional. Wang manifiesta que LEEFT ha resultado todo un hallazgo puesto que, habitualmente, la membrana tarda en ser cargada. Sin embargo, señala, con las nanoestructuras y nanopuntas de LEEFT, las células se cargan directamente. Por lo tanto, se produce una rápida desinfección del agua.

Con las nanoputas de LEEFT, las células se cargan directamente

Eficiencia en el laboratorio 

En la fase de pruebas se empleó una bacteria de uso común en laboratorios. A fin de comprobar la efectividad del sistema, los investigadores diseñaron una nanopunta de oro en el borde de un electrodo. Este elemento se encontraba en un chip en el que, a continuación, introdujeron una bacteria tipo estafilococo. Esta bacteria es habitual en los sistemas de agua y su investigación es corriente en los laboratorios. 

Con la aplicación de la electricidad, se obtuvieron unos sorprendentes resultados. Al realizar los pulsos eléctricos, pudieron comprobar cómo, al hacerlo a 40 kilovoltios durante 200 nanosegundos, el 95% de las nanopuntas resultó efectiva. Comparativamente, frente al sistema convencional, la innovación creada permite una intensidad de campo eléctrico hasta 8 veces menor. Además, el tiempo de operación se reduce en un millón de veces.

40 kilovoltios durante 200 nanosegundos mostraron que el 95% de las nanoputas fueron efectivas

Conclusión

La contaminación se realiza de forma prácticamente instantánea. De esta forma, es posible evitar un considerable gasto eléctrico como sí venía representando la forma convencional. Por lo tanto, los investigadores han abierto la puerta a una nueva fórmula de desinfección de agua más económica y con un menor impacto para el medioambiente.

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