Un estudio de la UPNA demuestra la eficacia de nanopartículas de carbono para degradar contaminantes del agua
El equipo del Instituto INAMAT2 ha desarrollado puntos de carbono modificados con níquel y hierro que alcanzan una degradación del 94 % del 4-nitrofenol bajo irradiación ultravioleta.
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Investigadores de la Universidad Pública de Navarra (UPNA) han desarrollado nanopartículas de carbono capaces de favorecer la eliminación de contaminantes presentes en el agua mediante la acción de la luz ultravioleta. El trabajo, realizado por Elisa Herrera Herrera, Antonio Gil Bravo y Manuel Algarra González, del Instituto de Materiales Avanzados y Matemáticas (INAMAT2), ha sido publicado en la revista científica Journal of Colloid and Interface Science, que lo ha seleccionado como portada de su volumen 715.
La investigación se ha centrado en los denominados “carbon dots” o puntos de carbono, nanopartículas modificadas con pequeñas cantidades de metales para potenciar su comportamiento como catalizadores, es decir, materiales capaces de acelerar las reacciones químicas que permiten descomponer sustancias contaminantes.
El estudio utilizó como compuesto de referencia el 4-nitrofenol, una sustancia tóxica presente en determinados residuos industriales y ampliamente empleada para evaluar la eficacia de nuevos materiales destinados a la descontaminación de aguas. En los ensayos realizados, las nanopartículas modificadas con níquel y hierro alcanzaron una degradación de hasta el 94 % del contaminante bajo irradiación ultravioleta.
Las nanopartículas modificadas con níquel y hierro lograron degradar hasta el 94 % del 4-nitrofenol bajo irradiación ultravioleta.
Fotocatálisis para la eliminación de contaminantes
Los puntos de carbono son nanopartículas de dimensiones muy reducidas compuestas principalmente por carbono. En este trabajo, el equipo de la UPNA ha analizado su aplicación en procesos de fotocatálisis, en los que la luz ultravioleta activa el material y desencadena reacciones químicas capaces de descomponer contaminantes presentes en el agua.
Para incrementar su eficacia, las nanopartículas fueron modificadas con pequeñas cantidades de níquel, hierro y rutenio. Esta incorporación altera sus propiedades y mejora su capacidad para favorecer la degradación del contaminante.
Los resultados muestran que la combinación de dos metales en una misma nanopartícula ofrece un mejor rendimiento que otras configuraciones, especialmente en el caso del níquel y el hierro. Según explican los investigadores, ambos metales favorecen las reacciones que tienen lugar cuando el material recibe radiación ultravioleta, incrementando así la eficiencia del proceso de degradación.
Síntesis hidrotermal en una sola etapa
Las nanopartículas fueron obtenidas mediante un procedimiento hidrotermal de una sola etapa, un método que consiste en calentar una disolución en un recipiente cerrado y bajo condiciones controladas. El proceso permitió obtener partículas estables en agua y con capacidad de emitir luz, una característica útil para estudiar su comportamiento durante la fotocatálisis.
El estudio comparó tres familias de nanopartículas: sin modificar, dopadas con elementos no metálicos y modificadas con metales. Las partículas con níquel y hierro ofrecieron los mejores resultados de actividad fotocatalítica, mientras que las combinaciones de rutenio y hierro también mostraron capacidad para degradar el contaminante, aunque con un rendimiento inferior.
