Un nuevo método captura nanoplásticos del agua y los reutiliza para eliminar metales pesados

Un equipo del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC) ha desarrollado un método capaz de capturar nanoplásticos presentes en el agua y reutilizarlos para eliminar otros contaminantes, entre ellos metales pesados y colorantes orgánicos. La investigación, publicada en Chemical Engineering Journal, plantea así una doble función: retirar partículas plásticas extremadamente pequeñas y convertirlas posteriormente en nuevos materiales descontaminantes.

La tecnología se basa en nanoflores de óxido de hierro, unas nanopartículas magnéticas, reutilizables y diseñadas para adherirse a los residuos plásticos. Los resultados muestran una elevada capacidad de captura: un solo gramo de nanoflores puede atrapar hasta 10 gramos de nanoplásticos PET.

Un solo gramo de nanoflores de óxido de hierro puede capturar hasta 10 gramos de nanoplásticos PET presentes en el agua

El avance amplía los resultados obtenidos por el equipo en 2024, cuando estas nanopartículas ya demostraron su capacidad para extraer y degradar microplásticos del agua. La nueva investigación aborda partículas todavía más pequeñas, del orden de la milmillonésima parte de un metro.

Nanoflores magnéticas para capturar nanoplásticos PET

Las partículas desarrolladas por el ICMM-CSIC están fabricadas con óxido de hierro, un material magnético cuya estructura en forma de nanoflor reúne varios núcleos que actúan conjuntamente y potencian sus propiedades.

"El óxido de hierro es un material magnético que permite atrapar muchos contaminantes a la vez", ha explicado Álvaro Gallo-Córdova, investigador del ICMM-CSIC y uno de los autores principales del estudio junto con Rafael Herrera-Aquino y María del Puerto Morales.

El trabajo se ha centrado en nanoplásticos de tereftalato de polietileno (PET), uno de los materiales más utilizados en la fabricación de botellas, envases alimentarios y fibras textiles de poliéster. Una vez abandonados en el medio ambiente, la radiación solar y el desgaste físico pueden fragmentar estos residuos hasta generar partículas de dimensiones nanométricas capaces de alcanzar suelos y masas de agua.

La capacidad conseguida por las nanoflores alcanza los 10.000 miligramos de nanoplásticos capturados por cada gramo de material, un resultado que Gallo-Córdova ha calificado como "una cifra no vista hasta ahora".

De residuo plástico a material para descontaminar el agua

La investigación no termina con la retirada de los nanoplásticos. Una vez capturados, las nanoflores quedan adheridas a su superficie y forman materiales híbridos magnéticos que permiten aprovechar el propio residuo como soporte para eliminar nuevas sustancias contaminantes.

Estos materiales combinan las propiedades magnéticas del óxido de hierro con la capacidad de adsorber metales pesados y colorantes orgánicos, además de poder intervenir en procesos de degradación catalítica.

"Utilizamos el propio contaminante para ayudar a eliminar otros contaminantes, cerrando el ciclo y dando una segunda vida a un residuo que normalmente se consideraría un desecho", ha señalado Gallo-Córdova.

De esta manera, el procedimiento introduce un componente de economía circular en el tratamiento avanzado de aguas, al transformar los nanoplásticos retirados en una nueva materia prima funcional en lugar de limitarse a separarlos del medio acuático

Los nanoplásticos capturados se transforman en materiales magnéticos capaces de adsorber metales pesados y colorantes orgánicos presentes en el agua

Bajo consumo energético y reutilización del material

Otro de los aspectos analizados es el comportamiento del material durante sucesivos ciclos de tratamiento. El sistema utiliza calentamiento magnético localizado, de manera que el calor se genera sobre la superficie de las nanopartículas sin necesidad de elevar la temperatura de todo el medio acuoso, reduciendo así el consumo energético del proceso.

Los ensayos también han mostrado que el material puede utilizarse repetidamente. Después de cinco ciclos conservó el 88% de su capacidad descontaminante, mientras que la cantidad de hierro liberada al agua se mantuvo por debajo del 0,82% de su contenido inicial.

Tras cinco ciclos de utilización, el material mantuvo el 88% de su capacidad descontaminante y liberó menos del 0,82% de su contenido inicial de hierro

Nuevas aplicaciones en el tratamiento avanzado de aguas

Los investigadores consideran que los resultados abren una vía para integrar la captura y valorización de nanoplásticos dentro de nuevas tecnologías medioambientales.

El siguiente reto pasa por avanzar desde los resultados obtenidos hacia estrategias capaces de aprovechar estos residuos plásticos como plataformas descontaminantes para el tratamiento avanzado del agua, incorporando su valorización al propio proceso de eliminación de contaminantes.

"Nuestro trabajo sugiere una vía hacia estrategias circulares en las que los residuos plásticos puedan reutilizarse en tecnologías medioambientales, como el tratamiento avanzado de aguas", ha concluido Gallo-Córdova.