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Tecnología

Grafeno: nuevo tratamiento de agua potable


El grafeno se destaca en la eliminación de contaminantes del agua, pero aún no es un uso comercialmente viable de este ‘maravilloso’ material.

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Un nuevo proceso de impresión 3D de aerogeles de grafeno brinda una nueva versión de este material lo suficientemente estable para un uso repetido en el tratamiento del agua.

El grafeno se destaca en la eliminación de contaminantes del agua, pero aún no es un uso comercialmente viable de este ‘maravilloso’ material. La nueva investigación de la Universidad de Buffalo supera también el obstáculo de la escalabilidad, según sus autores.

“El objetivo es eliminar de manera segura los contaminantes del agua sin liberar ningún residuo químico problemático”, dice en un comunicado el coautor del estudio Nirupam Aich, profesor asistente de ingeniería ambiental en la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas. “Los aerogeles que hemos creado mantienen su estructura cuando se colocan en sistemas de tratamiento de agua y se pueden aplicar en diversas aplicaciones de tratamiento de agua”.

El estudio se publica en Environmental Science: Nano.

Un aerogel es un sólido ligero y muy poroso formado por la sustitución del líquido de un gel por un gas de modo que el sólido resultante tenga el mismo tamaño que el original. Son similares en configuración estructural a la espuma de poliestireno: muy porosos y livianos, pero fuertes y resistentes.

El grafeno es un nanomaterial formado por carbono elemental y está compuesto por una única hoja plana de átomos de carbono dispuestos en una red hexagonal repetida.

Para crear la consistencia adecuada de la tinta basada en grafeno, los investigadores miraron a la naturaleza. Le agregaron dos polímeros bioinspirados: polidopamina (un material sintético, a menudo denominado PDA, que es similar a las secreciones adhesivas de los mejillones) y albúmina de suero bovino (una proteína derivada de las vacas).

En las pruebas, el aerogel reconfigurado eliminó ciertos metales pesados, como el plomo y el cromo, que afectan los sistemas de agua potable. También eliminó los tintes orgánicos, como el azul de metileno catiónico y el azul de Evans aniónico, así como los disolventes orgánicos como el hexano, el heptano y el tolueno.

Para demostrar el potencial de reutilización del aerogel, los investigadores pasaron disolventes orgánicos a través de él 10 veces. Cada vez, eliminó el 100% de los solventes. Los investigadores también informaron que la capacidad del aerogel para capturar azul de metileno disminuyó entre un 2 y un 20% después del tercer ciclo.

Los aerogeles también se pueden ampliar en tamaño, dice Aich, porque a diferencia de las nanohojas, los aerogeles se pueden imprimir en tamaños más grandes. Esto elimina un problema anterior inherente a la producción a gran escala y hace que el proceso esté disponible para su uso en grandes instalaciones, como en plantas de tratamiento de aguas residuales, dice. Agrega que los aerogeles se pueden quitar del agua y reutilizar en otros lugares, y que no dejan ningún tipo de residuo en el agua.

“Podemos usar estos aerogeles no solo para contener partículas de grafeno, sino también partículas de nanometales que pueden actuar como catalizadores”, dice Aich. “El objetivo futuro es tener partículas nanometales incrustadas en las paredes y la superficie de estos aerogeles y podrían degradar o destruir no solo los contaminantes biológicos, sino también los contaminantes químicos”.

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