Eliminar contaminantes del agua mediante unas nuevas nanopartículas flotantes

Se ha conseguido desarrollar un método para descontaminar las aguas basado en el uso de nanopartículas (del tamaño de la milmillonésima parte de un metro), que no solo consigue adsorber contaminantes, sino que además, tras este proceso, permite recuperar las nanopartículas empleadas de forma sencilla, así como reducir los costes de la operación, en comparación con otros métodos comparables.

Este avance es obra de un equipo del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM), dependiente del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) en España.

"La presencia de contaminantes en medios acuosos es un problema que la sociedad y la industria actual deben abordar", indica Javier Pérez-Carvajal, investigador del ICMM y uno de los creadores de este nuevo método.

En la actualidad, se emplean diferentes métodos para descontaminar las aguas mediante el uso de nanopartículas. En estos procesos, la retirada o recuperación de las partículas es de importancia vital para evitar su liberación al medioambiente. Sin embargo, su tamaño nanométrico dificulta que se asienten fácilmente para ser recuperadas o que puedan ser retenidas por los procesos convencionales. "Los métodos que se usan implican procesos de recuperación o de filtración en los que el coste es mayor cuanto menor es el tamaño del contaminante", agrega Pilar Aranda, también investigadora del ICMM y coinventora del método.

Agua que necesita ser descontaminada. (Foto: Amazings / NCYT)

La solución de este equipo pasa por el uso de partículas nanocristalinas y microcristalinas de una red MOF (siglas en inglés de un tipo de material que combina moléculas orgánicas con átomos de metales) con muchos poros de pocos nanómetros (un nanómetro es la millonésima parte de un milímetro), que atrapan contaminantes orgánicos del agua. “Estas partículas interaccionan entre sí y forman microobjetos que tienden a flotar sobre la superficie del agua, lo que permite que sea fácil retirarlas una vez han cumplido su función”, explica Pérez-Carvajal.

A diferencia de este proceso, los métodos tradicionales emplean propiedades físicas para separar las nanopartículas del agua, como la centrifugación, que utiliza la fuerza centrífuga para acelerar su sedimentación, o la ultrafiltración, en la que se bombea agua a través de las membranas que atrapan las nanopartículas, de tamaño superior al de los poros de las estas láminas. Sin embargo, su aplicación requiere de una fuente externa de energía.

“Tradicionalmente, las nanopartículas requieren de mucha energía para su recuperación del medio, por lo que, aunque son muy eficientes para eliminar contaminantes orgánicos, su retirada puede ser un problema o requerir el uso de procesos que son demasiado costosos”, describe Aranda.

Este nuevo desarrollo es sostenible ya que “permite reducir el coste de recuperación de las micro y las nanopartículas adsorbentes al no requerir el uso de sistemas de centrifugado u otros métodos habituales y, además, se evita la formación de lodos", agrega la investigadora. Se trata de una tecnología cuya patente prioritaria europea ya se ha aprobado, y que está disponible para demostración en laboratorio.

Además, las membranas flotantes que se forman al unirse las nanopartículas no solo pueden adsorber contaminantes, sino que además pueden tener efectos catalíticos, actuando, por ejemplo, en la degradación de algunos colorantes contaminantes. Pérez-Carvajal explica que este sistema es "rápido y comparable con el proceso de ultrafiltración, pero con la ventaja de que no requiere un aporte externo de energía". (Fuente: ICMM / CSIC)