Nuevo material capaz de filtrar las sustancias químicas eternas del agua

La contaminación del agua por sustancias químicas utilizadas en la tecnología actual es un problema que crece rápidamente en todo el mundo. Preocupa especialmente una familia de compuestos químicos, la de los PFAS, que, debido a su extrema durabilidad bajo condiciones ambientales muy diversas, reciben el apodo de “sustancias químicas eternas”. La durabilidad y la ubicuidad de tales compuestos son tales que, en un estudio reciente, se comprobó que el 98% de las personas analizadas tenían niveles detectables de PFAS en su torrente sanguíneo. Ahora, unos investigadores han ideado un nuevo material que podría filtrar de forma eficaz y barata los PFAS del agua.

El material, a base de seda natural y celulosa, puede eliminar una amplia gama de estas sustancias químicas tan persistentes, así como metales pesados. Además, sus propiedades antimicrobianas pueden ayudar a impedir que una capa microbiana se forme en los filtros y entorpezca su labor.

Este esperanzador avance es obra de un equipo integrado, entre otros, por Yilin Zhang y Benedetto Marelli, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Estados Unidos.

Las sustancias perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas (PFAS, por sus siglas en inglés) están presentes en una amplia gama de productos, como cosméticos, envases de alimentos, ropa impermeable, espumas contra incendios y revestimientos antiadherentes para utensilios de cocina. Un estudio reciente identificó 57.000 lugares contaminados por estas sustancias químicas solo en Estados Unidos.

La contaminación por PFAS y compuestos similares es realmente un problema muy grave, y las soluciones actuales pueden resolverlo solo parcialmente. Los métodos eficientes son muy caros, y los baratos son muy poco eficientes.

El nuevo material, eficiente y barato, debe sus características especiales a la integración de celulosa en las fibrillas a base de seda y a unos ajustes que afectan a la carga eléctrica de la celulosa. La membrana resultante es delgada y filtra con gran eficiencia esas sustancias.

Integrando celulosa en las fibrillas a base de seda que conforman una fina membrana, y ajustando después la carga eléctrica de la celulosa, los investigadores produjeron un material que ha resultado muy eficaz para eliminar agentes contaminantes en pruebas de laboratorio. En la imagen se muestra un ejemplo del filtro. (Imagen: equipo de investigación / MIT. CC BY-NC-ND 3.0)

Además, la carga eléctrica de la celulosa tiene efectos antimicrobianos. Esta última es una ventaja significativa, ya que una de las principales causas de fallo en las membranas de filtración es la formación de una capa por bacterias y hongos que obstaculiza el flujo a través del filtro. Las propiedades antimicrobianas de este material deberían reducir en gran medida ese problema de la formación de una capa microbiana en el filtro.

El nuevo tipo de material es más barato que los materiales más eficientes actualmente usados para extraer iones metálicos y PFAS, pero igual de eficiente que ellos e incluso más eficiente que algunos. En los casos más extremos, el nuevo tipo de material supera en órdenes de magnitud a la capacidad que algunos materiales estándar utilizados actualmente, tienen de extraer del agua los agentes contaminantes. Dos de esos materiales convencionales superados de modo espectacular por el nuevo son el carbón activado normal y el carbón activado granular.

Zhang, Marelli y sus colegas planean seguir trabajando para mejorar el nuevo material.

Los resultados que han obtenido hasta ahora en su línea de investigación y desarrollo han sido publicados recientemente en la revista académica ACS Nano, bajo el título “Directed assembly of proteinaceous-polysaccharide nanofibrils to fabricate membranes for emerging contaminant remediation”. (Fuente: NCYT de Amazings)