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Martes, 12 mayo 2015
Ciencia de los Materiales

Filtros de grafeno para depurar agua

Para conseguir filtros de agua más rápidos y duraderos, algunos científicos están considerando el grafeno (láminas delgadas y fuertes de carbono) para su uso como membranas ultrafinas, capaces de filtrar sustancias contaminantes y purificar con rapidez grandes volúmenes de agua.

 

Las propiedades únicas del grafeno lo convierten en una membrana potencialmente ideal para el filtrado de agua o la desalinización. Pero los intentos de pasar de la teoría a la práctica han estado obstaculizados por un importante inconveniente: fabricar membranas en capas de grafeno de un átomo de grosor es un proceso difícil y que puede desgarrar el material creando agujeros a través de los cuales las sustancias contaminantes pueden pasar.

 

Ahora unos ingenieros en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Cambridge, Estados Unidos, el Laboratorio Nacional de Oak Ridge (ORNL) en Tennessee, de la misma nación, y la Universidad Rey Fahd de Petróleo y Minerales, en Arabia Saudí, han ideado un proceso para reparar estos defectos, rellenando las grietas y tapando los agujeros mediante una combinación de técnicas de deposición química y polimerización. El equipo usó después un proceso que desarrolló previamente para crear diminutos poros uniformes en el material, lo bastante pequeños como para permitir el paso de únicamente el agua.

 

Combinando estas dos técnicas, el equipo de Rohit Karnik ha conseguido preparar una membrana de grafeno sin defectos y bastante grande, del tamaño de una moneda.

 

[Img #27567]

 

A través de un proceso en dos pasos, los ingenieros han logrado sellar con éxito los desgarrones en el grafeno. Primero, el equipo fabricó grafeno en una superficie de cobre (arriba a la izquierda), un proceso que puede crear defectos intrínsecos en el grafeno, vistos como grietas en la superficie. Después de levantar el grafeno y de depositarlo sobre una superficie porosa (arriba a la derecha), la transferencia crea nuevos agujeros y desgarros. En un primer paso (abajo a la izquierda), el equipo depositó hafnio (en gris) para sellar las grietas intrínsecas, y después taponó el resto de agujeros (abajo a la derecha) con nailon (en rojo). (Imagen: Cortesía de los investigadores)

 

En los experimentos, los investigadores bombearon agua a través de una membrana de grafeno tratada tanto con el proceso de sellado de defectos como con el de producción de poros, y comprobaron que el agua fluía a través de ella con un ritmo comparable al permitido por las actuales membranas de desalinización. El grafeno pudo filtrar la mayoría de las sustancias contaminantes de molécula grande.

 

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