La contaminación por sustancias per- y polifluoroalquiladas (PFAS) representa un desafío global, debido a su alta persistencia y toxicidad en aguas residuales y subterráneas. Científicos de la Universidad de Buffalo, han desarrollado nanocajas moleculares basadas en porfirinas, capaces de remover hasta el 90% de estos contaminantes, ofreciendo una alternativa más eficiente que el carbón activado tradicional.
Nanocajas porfirínicas: solución eficaz para eliminar PFAS
Alta selectividad y versatilidad operativa. Las nanocajas sintetizadas con porfirinas orgánicas presentan una estructura nanoporosa optimizada mediante técnicas avanzadas de cristalografía y espectroscopía. Los estudios realizados con espectrometría de masas LC-MS/MS validaron la eficacia de estas estructuras frente a 38 tipos diferentes de PFAS, incluyendo GenX, un compuesto habitualmente encontrado en utensilios de cocina antiadherentes. Esta capacidad de eliminación abarca diversos rangos de pH (3, 7 y 10), mostrando robustez operativa en diferentes condiciones ambientales.
Nanocajas porfirínicas superan al carbón activado. En estudios comparativos, las nanocajas lograron una eliminación promedio del 90% de PFAS en agua subterránea y un 80% en aguas residuales sin procesar. El carbón activado, en contraste, presenta menor interacción y eficiencia con estos compuestos, especialmente en matrices complejas como aguas residuales influentes. Este rendimiento superior se atribuye a la selectividad química y estructura robusta de las nanocajas, capaces de retener específicamente PFAS sin afectar otros componentes acuáticos.
Mayor eficacia en la eliminación de PFAS que el carbón activado, incluso en aguas residuales complejas
Costes reducidos y escalabilidad potencial. La fabricación de estas nanocajas puede realizarse mediante síntesis química eficiente y económica, permitiendo una implementación práctica a escala industrial. Esta tecnología puede reducir costos operativos en instalaciones de tratamiento específicas, especialmente en contextos donde la selectividad química hacia PFAS es esencial. En comparación, los métodos tradicionales como carbón activado, ósmosis inversa o resinas de intercambio iónico mantienen su valor gracias a su eficacia demostrada y versatilidad frente a una amplia gama de contaminantes. Cada solución tecnológica presenta ventajas propias dependiendo del contexto y los objetivos específicos del tratamiento.
Regeneración, seguridad ambiental y potencial industrial
Metodología sencilla para recuperación del adsorbente. Una ventaja adicional radica en la capacidad de regeneración de estas nanocajas mediante una solución metanólica con NaCl. Esta técnica permitió recuperar el material de manera efectiva para su reutilización inmediata tras un tratamiento térmico suave a 100°C. Este proceso sencillo de regeneración aumenta significativamente la viabilidad económica y operativa de la tecnología, especialmente al compararse con métodos más intensivos en energía como la ósmosis inversa o las resinas de intercambio iónico.
Impacto mínimo y control ambiental. Las nanocajas demostraron perfiles alentadores en pruebas eco-toxicológicas con larvas de pez cebra, evaluadas en concentraciones desde 0,005 hasta 0,5 µM. Estos ensayos revelaron mínimos efectos sobre la movilidad y respuesta fototáctica, incluso a concentraciones elevadas. Las larvas expuestas a 0,5 µM mantuvieron parámetros locomotores similares al grupo control, con variaciones estadísticamente insignificantes en la distancia recorrida y duración del movimiento durante ciclos de luz-oscuridad. Asimismo, análisis mediante cristalografía de rayos X y espectroscopía UV-Vis corroboraron la estabilidad estructural y química de las nanocajas bajo diversas condiciones ambientales. La validación experimental de baja toxicidad posiciona esta tecnología como una alternativa sostenible y segura, crucial para su implementación a gran escala en instalaciones industriales de tratamiento de aguas contaminadas con PFAS, satisfaciendo tanto estándares regulatorios estrictos como demandas ambientales actuales.
Toxicidad mínima demostrada en pruebas con peces y alta estabilidad química en condiciones reales
Conclusión
La introducción de nanocajas moleculares basadas en porfirinas constituye un salto tecnológico relevante en la lucha contra la contaminación por PFAS. Gracias a su elevada eficiencia, selectividad química y facilidad de regeneración, esta innovación promete revolucionar el tratamiento de aguas contaminadas, ofreciendo una solución robusta, rentable y ambientalmente segura. Sin duda, esta tecnología representa un paso firme hacia un futuro más limpio y saludable para ecosistemas acuáticos y comunidades humanas por igual.
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