Investigadores chilenos desarrollan soluciones industriales con nanomateriales

Modificar materiales en escala nanométrica para que obtengan nuevas propiedades y solucionen problemas causando el menor impacto medioambiental. Así puede resumirse la investigación que integró a investigadores de diferentes unidades de la Universidad Santa María (USM), y que culminó con la publicación Suppressing bacterial interaction with copper surfaces through graphene and hexagonal-boron nitride coatings, en la revista ACS Applied Materials and Interfaces.

Las unidades académicas involucradas fueron el Departamento de Física, con Carolina Parra, Patricio Häberle, Ricardo Henriquez y Carolina Garín; el Departamento de Química, con Michael Seeger, Francisco Montero y Beatriz Cámara; Patricio Villalobos y Fernando Dorta del Centro de Biotecnología; Cristian Ramírez, del Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; Claudio Aguilar del Departamento de Ingeniería Metalúrgica y de Materiales; y Sergio Carmona, del Departamento de Obras Civiles.

El trabajo del grupo interdisciplinario trata la línea de los nanomateriales, es decir, el rediseño de materiales avanzados a escala nanométrica, que logra controlar propiedades que se expresan a nivel macroscópico. En la presente investigación, el equipo del Plantel pudo manipular material haciéndolo resistente al fenómeno de la biocorrosión.

“La gente no está muy familiarizada con la biocorrosión, pero sí con la corrosión como tal”, dice la investigadora Carolina Parra, explicando que la biocorrosión es un daño parecido, pero generado por microorganismos, colonizaciones de bacterias que causan el fenómeno que se da en metales e incluso generando un daño físico.

Si bien no está presente en la vida cotidiana de la persona promedio, la biocorrosión afecta en gran medida a las empresas mineras, que hacen uso de agua proveniente de cursos naturales, como ríos, para sus procesos de producción. Los ductos que transportan esta agua, en la que existen bacterias, presentan daños producto del fenómeno y sus efectos son muy acelerados.

“En la corrosión hablamos de un proceso que tarda años, mientras que en las consecuencias de la biocorrosión pueden darse en semanas”, dice Parra. El deterioro de estas cañerías produce fugas, lo que no solo se traduce en altos costos económicos para las mineras, sino también en impacto medioambiental. Aquí es donde entra en juego la investigación desarrollada por el equipo de la universidad.

“Nuestra publicación de principios de año muestra que efectivamente los nanomateriales que estamos utilizando son capaces de proteger los metales de biocorrosión”, señala la investigadora, pues es a partir de estos nanomateriales que el grupo de investigadores elabora un recubrimiento para los ductos afectados, logrando suprimir en ellos la biocorrosión.

La aplicación de nanomateriales no solo se da en las cañerías que transportan agua para las empresas mineras, sino que los académicos también los utilizan como medida contra el biofouling: colonización de bacterias en ambiente marino que lleva a la aparición de organismos progresivamente más grandes, como microalgas y larvas de moluscos. Este fenómeno ocurre en embarcaciones, que al tener organismos adheridos a sus cascos pierden su diseño dinámico y gastan más combustible para transportarse; y también sucede en termoeléctricas, que usan agua de mar en sus procesos de refrigeración, y cuyos ductos de agua se ven bloqueados por algas y moluscos.

La ventaja de la solución a escala “nano” desarrollada por los investigadores, es que tiene menor impacto medioambiental que los biosidas que actualmente se ofrecen en el mercado, los cuales no solo eliminan los organismos que causan el problema, sino que matan todo tipo de vida a su alrededor. “Lo que estamos trabajando, que son grafenos y óxido de grafenos, no tiene esa externalidad negativa”, dice Carolina Parra.

El artículo científico publicado por los investigadores de la Casa de Estudios toma especial relevancia al ser el fruto concreto de un trabajo multidisciplinar, algo que había sido muy esperado en el Plantel y que fue logrado en casi dos años de trabajo. “Yo creo que la universidad actualmente valora mucho el trabajo entre distintas disciplinas. Se pueden resolver problemas de mayor complejidad y generar soluciones aplicadas, no solo de laboratorio, sino que se puede alcanzar esa etapa tan buscada de innovación”, afirma.

Es más, ofrecer una solución a los problemas de biocorrosión y biofouling a través del uso de nanomateriales es algo que no tiene precedentes. Y la investigación no terminará ahí, pues el equipo de académicos ya ha reunido datos suficientes para presentar nuevas publicaciones en el tema.

“Si todo resulta y los esfuerzos se siguen aunando para fortalecer esta línea, creo que podríamos llegar en algún momento a tener un centro de investigación enfocado en esta problemática, que nos posicionaría a nivel latinoamericano y a nivel mundial”, proyecta la profesora, para quien esta investigación ha sido una oportunidad para reinventarse personalmente. “Yo soy física, este trabajo es de biología, química y muchas otras áreas. No todas son mi fuerte, y ha sido muy interesante colaborar con ellos porque he tenido que aprender muchísimas cosas”.

Actualmente, el equipo de investigadores espera poder seguir dedicándose a este nicho y sus aplicaciones a nivel industrial. El grupo está asociado con Minera Los Pelambres para presentar un proyecto Fondef (Fondo de Fomento al Desarrollo Científico y Tecnológico), cuenta con el apoyo de la empresa 3M y se encuentra en conversaciones con AES Gener. (Fuente: USM/DICYT)