La naturaleza es la mejor maestra. Esta podría ser una de las ideas fundamentales de la investigación que os traemos hoy. Investigadores de Penn State han desarrollado un nuevo material efectivo ante la presencia de agentes contaminantes presentes en el agua. El estudio ha sido publicado en Advanced Functional Materials.

Se pretende emular la autocomposición de una molécula en la naturaleza. En un entorno natural, las moléculas en el límite de diferentes líquidos, pueden constituir nuevas formas de estructuración. Este tipo de molécula, compuesta de forma autónoma, permite la aparición de células y resultan esenciales para la vida en nuestro planeta. Inspirados en este comportamiento, los investigadores trabajan en un estudio que resulta muy prometedor para la sostenibilidad.

La formación de una perla para extraer sustancias con flúor del agua

Una investigación para replicar en laboratorio una función natural. Como indica Scott Medina, profesor asistente de ingeniería biomédica, la investigación pretende llevar los sistemas biológicos a moléculas de naturaleza no biológica. De esta forma, se trata de reproducir el fenómeno que en la naturaleza se produce, pero en un entorno no natural.

La investigación pretende llevar los sistemas biológicos a moléculas no biológicas

Un proceso de experimentación en el que se empleó flúor. Durante la fase de prueba, se utilizó flúor en el proceso. El equipo, incorporó esta sustancia cuyo origen no es habitual en la naturaleza a un aminoácido, para mezclarlo con aceite fluorado que conduzca su organización molecular. Al añadir el aceite fluorado en el agua, se formó una perla de flúor envuelta por un recubrimiento de aminoácidos.

Los investigadores lograron reorganizar la perla obtenida. Al invertir el vial y quedar expuesta la gota generada, se produjo la reorganización de los componentes, lo cual, dió lugar a una película en la perla. En ella, forman parte una fina capa de aceite fluorado, envuelto a su vez por dos capas de aminoácidos de tamaño microscópico que forman estructuras cristalinas. Es precisamente la película formada la que es capaz de reorganizarse al ser agitada.

La película formada es capaz de reorganizarse tras su agitación

La tendencia del flúor es escapar del agua. Como indica Medina, el flúor, es una sustancia que no interactúa bien con otros tipos de flúor. Por ello, los contaminantes fluorados presentes en un líquido, tienden a buscar materia rica en flúor.

La capacidad para cambiar de forma, de perla a película, llamó la atención del equipo. Fue precisamente el fenómeno observado y la capacidad del compuesto para mutar su estado lo que advirtió a los investigadores de un potencial descontaminante.  Su capacidad para descontaminar reside en su poder de atrapamiento de contaminantes.

La capacidad para mutar observada, mostró un gran potencial descontaminante

Un material efectivo ante sustancias PFAS en tan sólo dos horas

La investigación abre una puerta a la descontaminación de PFAS. Los perfluoroalquilo y polifluoroalquilo son sustancias habitualmente conocidas como PFAS. Este tipo de sustancia contiene flúor y son empleadas para la producción de útiles repelentes de agua o grasa. Por ello, su estructura a nivel molecular, facilita su depósito de forma permanente tanto en el medio ambiente como en el cuerpo humano.

La naturaleza no dispone de mecanismos para eliminar sustancias con flúor eficientemente. Por ello, refiere Medina, la acumulación de sus moléculas, tiene una larga duración. Como contaminante, tras acceder al agua residual, pueden acabar siendo parte de agua potable o ingeridos en alimentos. Una circunstancia adicional es que el cuerpo humano no realiza una degradación  altamente efectiva de este tipo de sustancias.

Las sustancias con flúor puede acabar en el agua potable tras acceder al agua residual

Se puso a prueba la capacidad del compuesto ante contaminantes PFAS. Para la fase de experimentación, los investigadores introdujeron agua con sustancias contaminantes en un recipiente plástico recubierto por una película de aminoácidos fluorados. En tan sólo dos horas, la película logró atrapar los contaminantes PFAS y las retuvo durante 24 horas. En ese punto, la película podría ser agitada para crear una perla que pudiera ser retirada fácilmente.

Los investigadores concluyen un gran potencial a esta capacidad. El futuro de la investigación, pasa por analizar las capacidades observadas en el material. Podría llegar a extenderse su aplicación más allá de la descontaminación del agua y llegar a eliminar sustancias del aire. La perspectiva de futuro indica que, con el avance de la investigación, es posible convertir el compuesto fluorado en un instrumento para la descontaminación en distintos entornos.

El futuro de la investigación pasa por usar el material para la descontaminación de distintos entornos.

Las sustancias PFAS suponen un riesgo potencial. Como señala Medina, se realiza un trabajo notable en el estudio de la toxicología de las PFAS. En esta tesitura, el material desarrollado podría usarse para la eliminación de las sustancias con origen PFAS en el agua potable.

Conclusión

La naturaleza marca el camino y la tecnología lo sigue. El medio ambiente cuenta con sus propios mecanismos naturales. Sin embargo, en ocasiones esos mismos mecanismos pueden servir de inspiración para el desarrollo de métodos o instrumentos que nos permitan desarrollar nuevas tecnologías. Es decir, la innovación tecnológica es un instrumento para apoyar a la naturaleza.

En BlueGold estamos al servicio de la innovación. El futuro requiere del esfuerzo del colectivo de la sociedad para alcanzar un camino sostenible. Economía circular, gestión de los recursos o respeto por el medio ambiente, son grandes palabras que requieren de acciones valientes.

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