Un nuevo material abre la puerta a una mejor eliminación de iones de metales en el agua. El desarrollo de este material, ha sido posible gracias al trabajo de un equipo de investigación de la Universidad Federal de los Urales. El diseño logrado, ofrece unas características especialmente singulares por su potencial para eliminar metales pesados como el cobre o el zinc del agua.
Una investigación en base a un biopolímero natural
La investigación ofrece un sistema altamente efectivo para eliminar metales pesados. El material adsorbente creado, tiene distintas posibilidades de aplicación. Puede ser empleado en la eliminación de iones pesados de minas, pero de igual modo, en el agua mineral, aguas residuales de tipo industrial e, incluso, agua potable.
Un biopolímero natural es el fundamento del adsorbente diseñado. Para el material, se ha empleado el quitosano, un biopolímero que es generado a través del proceso alcalino de la quitina. Para comprender el carácter natural de la quitina, debe señalarse que se encuentra presente en algas y levaduras. Así mismo, este componente es esencial para los hongos o para los exoesqueletos de los artrópodos.
La quitina se encuentra presente en algas y levaduras
La quitina se caracteriza por su accesibilidad. De forma concreta, este componente, se define por un doble matiz de sostenibilidad, por un lado forma un material renovable. Por otro lado, y a consecuencia del primero, es uno de los materiales más habituales en el planeta. Como señala la investigadora Elena Kovaleva, se puede obtener quitina de conchas de crustáceos o bien de los organismos de los insectos. En este último caso, señala, pueden ser criados de tal forma que se obtenga biomasa de quitina.
El resultado del proceso de extracción permite reintegrar el metal eliminado. Tras la adsorción de los metales, llega la desorción. En este punto, la desorción, los metales objeto de extracción como el zinc y cobre, pueden ser reintroducidos nuevamente a la actividad industrial. De esta forma, la innovación alcanzada ofrece un punto de apoyo para el establecimiento del paradigma económico hacia la economía circular.
Tras la extracción de zinc y cobre del agua, estos metales pueden ser reintroducidos en la actividad industrial
Un modelo que supera a los convencionales
El quitosano posee una gran capacidad de adsorción. Este potencial está causado por los grupos de amino e hidroxilo que lo componen y que permiten una sencilla asociación con iones metálicos. Esta asociación da lugar a complejos. Por otra parte, los investigadores han incrementado la capacidad observada de adsorción empleando para ello glutaraldehído y epiclorhidrina. Para ello, se ha realizado un cambio accesorio con dietilentriamina y se ha añadido ácido monocloroacético.
Se ha incrementado la capacidad de adsorción, empleando glutaraldehído y epiclorhidrina
La versión de quitosano de los investigadores, mejora los medios convencionales. Como señala Asmaa Abu El-Soad, miembro del estudio, la mayor eficiencia en adsorción se obtienen a temperatura ambiente y ante un pH de 3.5. Como resultado de la observación, durante la fase de experimentación, se apreció un mejor rendimiento. Esta mejora se formula comparativamente frente a sistemas como carbón activado o la bentonita.
Una segunda fase del estudio permitió identificar fórmulas de optimización del material. Durante esta etapa contigua a la inicial, donde colaboraron investigadores de distintos países, se logró la regeneración del material a través de la desorción. A modo de conclusión, el equipo investigador advirtió que el ácido nítrico mejora la capacidad de eliminar iones de cobre del quitosano. Por otro lado, al respecto de los iones de zinc, responden de igual forma ante la urea.
El ácido nítrico mejora la capacidad de eliminar iones de cobre del quitosano
Un material reutilizable para una mejor eliminación de materiales pesados. Como se apunta anteriormente, tanto el cobre como el zinc eliminados, pueden ser reintroducidos en la actividad industrial. De esta forma, aumenta el carácter sostenible de este sistema y ofrece una alternativa eficaz a los medios convencionales.
Conclusión
Un modelo sostenible es el futuro de la gestión de los recursos. Como hemos podido ver, la innovación nos ofrece alternativas cada vez más respetuosas con el medio ambiente pero también que conducen hacia la economía circular. El material que han diseñado los investigadores, nos ofrece un sistema para extraer de forma efectiva los metales pesados pero, también, darles una nueva vida.
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