La contaminación por PFAS es una preocupación creciente en el tratamiento del agua. Las sustancias per- y polifluoroalquiladas (PFAS), conocidas como «químicos eternos«, son altamente persistentes en el medio ambiente, afectando la calidad del agua a nivel global. Según estudios recientes, más de 200 millones de estadounidenses están expuestos a PFAS a través de su agua potable. Estos compuestos han sido ampliamente utilizados en la industria por sus propiedades resistentes al agua y al calor, encontrándose en productos como espumas para extinción de incendios, textiles y envases de alimentos. Sin embargo, su resistencia a la descomposición natural presenta un desafío crítico para los ingenieros de tratamiento de aguas.
Recientes avances en materiales filtrantes a base de seda y celulosa podrían ofrecer una solución natural y eficiente. Investigadores del MIT han desarrollado membranas híbridas que combinan proteínas de seda y celulosa, capaces de eliminar tanto PFAS como metales pesados del agua, mostrando una eficacia significativamente mayor que los métodos convencionales. En este artículo, exploraremos cómo esta tecnología innovadora puede revolucionar el tratamiento del agua y qué pasos deben seguir los ingenieros para su implementación a gran escala.
Filtros naturales para químicos persistentes
Los PFAS son una amenaza creciente para el suministro de agua. Estos compuestos se han detectado en miles de sitios industriales y militares en todo el mundo, incluyendo más de 2,300 sitios contaminados en España. Debido a su movilidad y persistencia, los PFAS no solo contaminan aguas superficiales y subterráneas, sino que también se bioacumulan, representando un riesgo significativo para la salud pública. Estos desafíos demandan soluciones tecnológicas más efectivas y sostenibles que los métodos actuales de tratamiento de agua.
La combinación de seda y celulosa representa una nueva promesa en el tratamiento de agua. Los investigadores del MIT, liderados por Benedetto Marelli, han desarrollado una membrana híbrida que combina estos materiales naturales. Debido a su estructura ultrafina, con espesores de entre 100 nanómetros y pocos micrómetros, la membrana ofrece una gran superficie activa. Esta característica maximiza la eficiencia en la filtración, permitiendo que elimine más del 95% de los contaminantes en pruebas de laboratorio. Por otro lado, una de las principales ventajas de estas membranas es su carga eléctrica ajustable. Esto les permite atrapar tanto iones metálicos como moléculas orgánicas cargadas, lo que amplía su versatilidad en diferentes condiciones de contaminación.
La membrana híbrida de seda y celulosa ofrece alta eficiencia y versatilidad
La estructura porosa y las propiedades antimicrobianas de las membranas, derivadas de la celulosa cargada, les confieren resistencia a la contaminación biológica. Esto extiende su vida útil frente a otros filtros, que se saturan rápidamente con bacterias y hongos. Sin embargo, una limitación de estas membranas es su durabilidad en entornos extremos, como aquellos con altos niveles de pH o temperaturas elevadas. Esto podría comprometer su estabilidad estructural. Aunque son biodegradables, lo que representa una ventaja ecológica, su longevidad es menor en comparación con el politetrafluoroetileno, un polímero sintético que pertenece a la familia de los fluoropolímeros (PTFE).
Innovación sostenible en membranas de filtración
El uso de seda y celulosa como materiales filtrantes es revolucionario. Los filtros de seda y celulosa no solo son biodegradables y abundantes, sino que también son altamente efectivos en la eliminación de contaminantes emergentes. En los últimos años, la búsqueda de soluciones basadas en materiales naturales ha ganado terreno frente a la creciente demanda de tecnologías de tratamiento sostenibles. Marelli y su equipo utilizaron nanofibrillas de seda, formadas a partir de proteínas de seda procesadas mediante un método amigable con el medio ambiente, para crear una membrana con características únicas.
El potencial de estas membranas es amplio, pero aún quedan desafíos por superar. Si bien el material ha demostrado ser efectivo en entornos de laboratorio, la escalabilidad de la producción a gran escala aún es un reto. La seda, aunque disponible como subproducto de la industria textil, podría ser insuficiente para cubrir la demanda mundial si se implementa a nivel industrial en el tratamiento de agua. Sin embargo, el equipo del MIT ya está explorando alternativas proteicas que podrían ofrecer los mismos beneficios a un coste menor. Entre las proteínas que están siendo evaluadas se encuentran proteínas vegetales como la soja y otras proteínas derivadas de subproductos agrícolas que podrían funcionar de manera similar a la seda en la creación de nanofibrillas.
El equipo del MIT estudia el uso de proteínas vegetales, como la soja, como alternativas a la seda
Conclusión
La innovación en materiales naturales para la filtración de agua, como las membranas de seda y celulosa, promete ofrecer una solución efectiva y sostenible para eliminar los persistentes PFAS y otros contaminantes peligrosos. Con su capacidad para superar a los métodos actuales y su potencial para ser producidos de manera ecológica, estas membranas podrían convertirse en un componente crucial en las estrategias globales de tratamiento de aguas. Sin embargo, los desafíos técnicos y de escalabilidad aún deben abordarse para asegurar su adopción generalizada en la industria. La colaboración entre ingenieros, investigadores y reguladores será esencial para llevar este avance del laboratorio a los sistemas de tratamiento de agua a gran escala, donde podría marcar una diferencia significativa en la salud pública y la protección del medio ambiente.
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