La contaminación por escorrentía urbana es un desafío creciente. Las aguas pluviales arrastran metales pesados, fosfatos y microplásticos hacia los sistemas fluviales, afectando su calidad ecológica. Los métodos actuales de eliminación suelen ser costosos, de un solo uso y poco sostenibles. Investigadores de la Northwestern University han desarrollado una solución alternativa basada en una esponja nanofuncional capaz de capturar y liberar contaminantes de forma controlada. Esta innovación abre nuevas posibilidades para la remediación de aguas industriales y urbanas, combinando eficiencia, bajo coste y reutilización.
Innovación en materiales adsorbentes para el tratamiento del agua
Una esponja técnica redefine la gestión de contaminantes. La base del material está compuesta por celulosa altamente hidrofílica, cuya estructura porosa proporciona una amplia superficie de adsorción. Sobre esta matriz se aplica un recubrimiento de nanopartículas diseñadas para atraer selectivamente metales y fosfatos. Este enfoque convierte la esponja en una plataforma adsorbente universal, adaptable a diferentes grupos de contaminantes como metales pesados, nutrientes o microplásticos.
El diseño nanométrico mejora la afinidad con los iones metálicos. A diferencia de las tecnologías convencionales, el recubrimiento de nanopartículas permite establecer interacciones electrostáticas y de coordinación específicas con los contaminantes. En pruebas controladas, la esponja capturó iones de cobre, zinc y fosfato con alta eficiencia, incluso en concentraciones propias de aguas pluviales urbanas. La capacidad de adsorción permanece estable tras múltiples ciclos, lo que la convierte en una solución de bajo coste y alta durabilidad.
Diseño nanométrico que combina precisión química, eficiencia sostenida y bajo coste operativo
Rendimiento y recuperación de recursos mediante control de pH
El pH actúa como interruptor químico reversible. Los investigadores demostraron que la esponja puede liberar los contaminantes atrapados modificando el nivel de acidez del medio. En condiciones ácidas, los metales —principalmente cobre y zinc— se desprenden de la superficie activa. Este fenómeno ocurre porque la protonación de los grupos funcionales reduce su capacidad de retener cationes metálicos.
La recuperación de fosfatos se logra en condiciones alcalinas. Tras la eliminación de los metales, el aumento del pH permite liberar los aniones de fosfato adsorbidos. Esta secuencia controlada posibilita una recuperación selectiva y eficiente de recursos minerales, relevantes para la industria química y agrícola. Incluso después de cinco ciclos consecutivos de adsorción y liberación, la esponja mantuvo su rendimiento inicial, logrando niveles de contaminantes no detectables en el agua tratada.
Controlar el pH permite recuperar recursos minerales sin perder capacidad adsorbente
Aplicación industrial y validación en sistemas de drenaje urbano sostenible
La colaboración impulsa la validación a escala real. La empresa StormTrap, especializada en gestión de aguas de tormenta, colaboró con el equipo de Northwestern para adaptar la tecnología a condiciones reales. El objetivo consistía en reducir las concentraciones de cobre, zinc y fosfato hasta niveles inferiores a los límites ambientales más estrictos. Las pruebas iniciales confirmaron la viabilidad de alcanzar concentraciones inferiores a partes por mil millones (ppb), cumpliendo estándares más exigentes que los propuestos por la EPA.
El paso del laboratorio al campo marca un hito tecnológico. En entornos controlados, las proporciones de contaminantes se mantuvieron constantes, pero las condiciones reales incluyen variabilidad de flujo y composición. La fase piloto permitirá determinar la capacidad máxima de carga y el comportamiento dinámico del material, aspectos clave para su integración en sistemas urbanos de drenaje sostenible (SUDS). Esta aplicación podría reducir de forma significativa la carga difusa de nutrientes y metales que llega a los ecosistemas acuáticos.
La fase piloto pondrá a prueba el potencial real del material en condiciones urbanas complejas
Conclusión
La tecnología promueve la economía circular en el tratamiento del agua. El valor añadido de la esponja radica no solo en la eliminación de contaminantes, sino también en la recuperación de materiales escasos. Los fosfatos, esenciales para la producción de fertilizantes, y los metales como el cobre, pueden reutilizarse industrialmente tras su extracción. Esta estrategia contribuye a reducir la dependencia de la minería y las emisiones asociadas.
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