Un nuevo tipo de esponja puede eliminar metales. El diseño de una esponja efectiva incluso ante metales pesados, ha sido el resultado de un estudio desarrollado en la Universidad Northwestern. De esta forma, los investigadores han desarrollado un método efectivo para eliminar metales del agua como plomo o cobalto. En la investigación, se puso a prueba la nueva esponja ante una muestra que presentaba más de una parte por millón de plomo.
INDICE
La presencia de metales en el agua, un reto para la salud
Una sola aplicación de la esponja resultó suficiente para el estudio. Ante la muestra anteriormente detallada, los investigadores apreciaron que un único uso logró reducir el nivel hasta cantidades indetectables. De esta forma, se abre la puerta a una solución de bajo coste para el futuro del tratamiento de agua. Además, en el futuro de su aplicación, se contempla tanto el uso en grifos, como a gran escala.
Los metales pesados suponen un reto para la salud. Como señala Vinayak Dravid, miembro del equipo investigador, la presencia de este tipo de metales en el agua es un desafío que requiere fórmulas óptimas. En palabras del autor, la esponja que ha sido creada, puede utilizarse para eliminar la contaminación y, a continuación, ser utilizada de nuevo. Por su bajo coste y su simplicidad de implementación, ofrece grandes posibilidades.
La esponja diseñada es de bajo coste y puede ser reutilizada
Puesta a prueba ante metales pesados
El diseño de la esponja, es un modelo altamente poroso. El estudio ha tomado por referencia un trabajo previo de Dravid, el cual creó un proyecto para desarrollar esponjas de alta porosidad. En el año 2020, el investigador presentó su esponja como alternativa ante la contaminación por petróleo. La esponja, con una cobertura de nanopartículas, representó una solución de mayor eficiencia y a menor coste que los métodos disponibles para el tratamiento de derrames de petróleo.
Dravid puso su objetivo sobre los metales pesados. A pesar del éxito logrado con la esponja, el investigador contempló que, siendo posible retirar el petróleo de un derrame, también en estos accidentes hay presencia de metales pesados tóxicos. Es decir, aún cuando se hubiera retirado la sustancia oleosa, otro tipo de toxinas podrían continuar presentes.
Tras retirar el petróleo derramado en un accidente, puede persistir la presencia de metales pesados tóxicos
Reutilización de la esponja
Ante la nueva concepción del derrame de petróleo, se abrió una nueva óptica. El equipo investigador, hizo nuevamente uso de esponjas recubiertas con una capa de nanopartículas. Tras una fase de experimentación, se identificó que la mejor cobertura estaba compuesta por goethita dopado con manganeso. Este tipo de partículas presenta numerosas ventajas puesto que, además de ocasionar un bajo coste y no representar un riesgo para la salud de las personas, pueden eliminar selectivamente metales pesados.
El diseño permite una considerable reutilización. Benjamin Shindel, miembro del estudio, señala la importancia de tener un material con una área de superficie alta. De esta forma, existe más lugar para que los iones de plomo puedan ser adheridos a su superficie. Por lo tanto, las nanopartículas que se utilizaron muestran áreas de superficies altas y, además, son estables. Por lo tanto, pueden ser utilizadas en repetidas ocasiones.
Un área de superficie alta es esencial para facilitar la reutilización de la esponja
Eficacia del diseño
El recubrimiento ocupa apenas decenas de nanómetros de grosor. Durante el desarrollo de la esponja, los investigadores sintetizaron lodos de nanopartículas de goethita dopadas con manganeso. Posteriormente, se procedió al recubrimiento de algunas esponjas de celulosa que en la actualidad están disponibles en el mercado. Finalmente, se procedió a una operación de enjuagado a fin de suprimir cualquier partícula que no estuviera adherida.
La esponja logró superar los estándares mínimos de la FDA. Habitualmente conocida como la Administración de Alimentos y Medicamentos, este organismo fija en el agua embotellada un límite de menos de cinco partes por billón de plomo. Sin embargo, tras el uso de la esponja, los investigadores lograron reducirlo a una cantidad en torno a 2 partes por mil millones. Por lo tanto, se generó un agua segura para beber.
Los investigadores lograron reducir el plomo presente a una cantidad aproximada de dos partes por mil millones
La eficacia de la esponja puede depender de diferentes cuestiones. Como señala Shindel, un factor que puede ser condicionante del rendimiento es el tamaño. Si se emplea una esponja grande en una cantidad de agua reducida, será más efectiva que si la esponja es pequeña y la masa de agua es enorme
Recuperación de metales raros
El enjuagado permite a la esponja liberar los iones atrapados. Para lograr un adecuado enjuague, los investigadores utilizaron un agua sensiblemente acidificada. Este agua permitió que la esponja pudiera volver a ser utilizada y, aunque su rendimiento fue ligeramente menor, pudo recuperar más del 90% de los iones.
La recuperación de la esponja es útil para la recuperación de metales raros. Además de los beneficios que aporta disponer de un agua más segura, también tiene una aplicación práctica en recuperación de recursos minerales. La esponja puede ser un alternativa para la recuperación de metales raros del agua, como por ejemplo el cobalto. Si pudieran recuperarse de forma selectiva, sería posible reciclar los metales en productos con una nueva vida.
Si fuera posible recuperar metales de una forma selectiva, se podrían reciclar
Es necesario hallar nuevas formas de recuperación de metales. Dravid apunta a una idea de futuro, el futuro necesita nuevas fórmulas para recuperar metales puesto que, de lo contrario, no habría cobalto suficiente para satisfacer la creciente demanda. Por lo tanto, es necesario desarrollar nuevos métodos que permitan recuperar metales.
Aplicación en un escenario real
Los investigadores adaptaron el diseño para la selección de metales. A lo largo del trabajo, el equipo procedió a la reconfiguración del modelo para hacerlo efectivo hacia metales singulares, entre los que se encuentra el cobalto. Para ello trabajaron con nanopartículas no tóxicas de alta superficie con características para que los iones metálicos se adhieran. Se estudió el rendimiento de distintos recubrimientos, como el aluminio o el zinc en la adsorción de plomo. Finalmente, se formuló la correspondencia entre la estructura y su capacidad de adsorción
La esponja puede utilizarse en un plano real. Como señala Dravid, el diseño puede ser empleado como parte de filtros de agua comerciales. Además, apunta el investigador, también puede componer una etapa adicional en las plantas de tratamiento. El equipo que ha desarrollado la investigación valora las grandes posibilidades que puede tener puesto que, como manifiestan, puede tener un impacto real.
La esponja creada puede ser utilizada como parte de filtros de agua comerciales
Conclusión
El tratamiento de agua puede adquirir un matiz estratégico. Como hemos visto, además de eliminar el petróleo y ofrecer así un agua más segura, la esponja puede tener aplicaciones en la recuperación de metales raros. De esta forma, metales tan necesarios como el cobalto, podrían ser recuperados y reutilizados. Investigaciones como las que hoy os presentamos, hacen de nuestro mundo más sostenible y con una mayor reutilización de recursos.
Noticias relacionadas
Investigadores diseñan sensores que permiten detectar toxinas en el agua
Investigadores de la Universidad de Cincinatti diseñan un sensor que detecta toxinas del agua antes de que acceda a la planta de tratamiento
Desinfección de agua contra las bacterias resistentes a antibióticos
Una investigación, analiza la capacidad de desinfección de distintos desinfectantes contra las bacterias resistentes a los antibióticos
Detectar la ingesta de pesticidas a través de las aguas residuales
Una investigación analiza la ingesta de pesticidas en una población residual analizando sus aguas residuales
