Desarrollan un método innovador para descontaminar aguas mediante nanopartículas flotantes

Un equipo del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC), organismo dependiente del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, ha diseñado un nuevo sistema de descontaminación acuática basado en el uso de nanopartículas —partículas del tamaño de la milmillonésima parte de un metro— que no solo capturan contaminantes, sino que, además, pueden recuperarse de manera sencilla y reducir costes operativos.

“La presencia de contaminantes en medios acuosos es un problema que la sociedad y la industria actual deben abordar”, señala Javier Pérez-Carvajal, investigador del ICMM-CSIC y uno de los creadores del método.

En la actualidad, existen múltiples procedimientos que emplean nanopartículas para eliminar contaminantes del agua. Sin embargo, su reducido tamaño dificulta su recuperación posterior, un aspecto esencial para evitar que se liberen de nuevo al medioambiente.

“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”, apunta Pilar Aranda, también investigadora del ICMM-CSIC y coautora de este avance.

Una solución sostenible que simplifica la recuperación

La propuesta de este equipo consiste en utilizar partículas nano y microcristalinas basadas en una red MOF —un material que combina átomos metálicos con moléculas orgánicas— caracterizada por contener numerosos poros de apenas unos nanómetros de tamaño capaces de atrapar contaminantes orgánicos.

“Estas partículas interaccionan entre sí formando microobjetos que tienden a flotar sobre la superficie del agua, lo que facilita enormemente su retirada cuando han cumplido su función”, detalla Pérez-Carvajal.

Frente a este enfoque, los métodos convencionales de separación utilizan propiedades físicas, como la centrifugación —que recurre a la fuerza centrífuga para acelerar el proceso de sedimentación— o la ultrafiltración, donde el agua es bombeada a través de membranas que retienen las partículas de mayor tamaño que los poros de las láminas filtrantes. No obstante, ambos procesos requieren un aporte externo 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, en cambio, permite reducir los costes asociados a la recuperación de micro y nanopartículas, ya que no precisa sistemas de centrifugado ni otros métodos habituales y, además, evita la formación de lodos, lo que refuerza su sostenibilidad, añade la investigadora. La tecnología ya cuenta con patente prioritaria europea aprobada y está disponible para demostraciones en laboratorio.

Otra de las ventajas de este sistema es que las membranas flotantes generadas al agregarse las nanopartículas no solo pueden capturar contaminantes, sino que también pueden ejercer efectos catalíticos, por ejemplo, contribuyendo a la degradación de determinados colorantes contaminantes.

Según explica Pérez-Carvajal, este método “es rápido y comparable con el proceso de ultrafiltración, pero con la ventaja de que no requiere un aporte externo de energía”.