Los ingenieros de la Universidad de Monash han ideado un método mejorado para eliminar las bacterias potencialmente mortales, como E. coli, del agua utilizando nitruro de carbono grafítico y luz solar.

El equipo internacional, dirigido por el profesor Xiwang Zhang en el Departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Monash, combinó nitruro de carbono grafítico con polietilenimina (PEI) para destruir los patógenos dañinos E. coli y Enterococcus faecalis del agua en 45 minutos y 60 minutos respectivamente.

Este nuevo método de fotocatalizador es de bajo costo y no contiene metales, que previene la contaminación secundaria de iones metálicos lixiviados durante el proceso de filtración.

Si se amplía, este método impulsado por energía solar podría mejorar significativamente el tratamiento de grandes volúmenes de agua. También tiene el potencial de integrarse en la tecnología actual de desinfección de agua solar en países con acceso limitado a agua dulce.

Publicado en la revista Catálisis aplicada B:ambiental , El profesor Zhang dice que la integración de su fotocatalizador en la tecnología de desinfección de agua solar podría garantizar casi una desinfección completa y rápida de una manera más sostenible.

"Las enfermedades infecciosas causadas por patógenos transmitidos por el agua amenazan la salud de las personas en todo el mundo, "dijo el profesor Zhang, quien también es el Director del Centro de Investigación ARC para la Separación Energéticamente Eficiente.

"El nitruro de carbono grafítico ha ganado una gran atención como fotocatalizador sin metales para la desinfección del agua. Sin embargo, tiene límites en su capacidad para eliminar patógenos completamente mediante fotocatálisis. Lo que hemos podido hacer es fusionar nitruro de carbono grafítico con PEI para aumentar las propiedades fotocatalíticas de este material y probarlo en bacterias transmitidas por el agua. Descubrimos que la funcionalización de PEI puede, en efecto, sintonice las reacciones fotoquímicas en el nitruro de carbono grafítico. Descubrimos que el PEI cargado positivamente en el nitruro de carbono grafítico podría promover el contacto entre el fotocatalizador y las células bacterianas (superficie cargada negativamente) a través de la adhesión electrostática. que puede permitir que las especies reactivas del oxígeno maten las células bacterianas atrapadas ".

Un estudio previo publicado por el equipo de investigación en Catálisis ACS encontró que PEI en nitruro de carbono grafítico proporcionaba un sitio de trampa para agujeros fotoinducidos. A través de esto, PEI puede ajustar las reacciones fotoquímicas para generar más especies de oxígeno reactivas para la inactivación de bacterias.

A través de este proceso, PEI cambia la carga superficial del fotocatalizador compuesto para que sea positiva; en naturaleza, la superficie de las células bacterianas está cargada negativamente debido a los restos específicos de su estructura celular.

Como tal, el PEI cargado positivamente en el nitrato de carbono grafítico puede promover el contacto entre el fotocatalizador y las células bacterianas a través de la adhesión electrostática. De este modo, PEI atrapa las células bacterianas en el agua. Las células atrapadas son luego destruidas por las especies reactivas de oxígeno generadas mediante fotocatálisis.

A través de este proceso, bajo irradiación de luz solar, el equipo de investigación pudo eliminar el 99,99 por ciento de E. coli del agua en 45 minutos, y el mismo porcentaje de Enterococcus faecalis en 60 minutos.

"Este proceso de funcionalización de PEI es simple. Se puede compartir con comunidades desesperadas en todo el mundo después de que se realicen más investigaciones sobre el desarrollo de dispositivos de fotocatálisis, "Dijo el profesor Zhang.

Profesor Xiwang Zhang (Universidad de Monash, Ingeniería Química) dirigió el estudio, titulado "Modulación cooperativa de la generación de especies reactivas de oxígeno y el contacto entre bacterias y fotocatalizador sobre el nitrato de carbono de grafeno mediante polietilenimina para una rápida desinfección del agua".