Los científicos del Instituto de Ingeniería de Procesos (IPE) de la Academia de Ciencias de China en Beijing y la Universidad de Yangzhou (YZU) en Jiangsu han desarrollado una técnica eficaz y energéticamente eficiente para purificar el agua mediante el uso de láminas de nitruro de carbono grafítico.

Su prototipo, presentado el 7 de febrero en la revista Chem , agua purificada rica en patógenos en 30 min, matando más del 99,9999% de las bacterias, tal como E. coli , cumplir con los requisitos de China para el agua potable. A diferencia de los desinfectantes fotocatalíticos a base de metales, logró este estándar sin dejar contaminación secundaria o residuos de iones de metales pesados, ofreciendo una alternativa prometedora a las tecnologías menos ecológicas.

"La aplicación futura de la tecnología de desinfección fotocatalítica puede aliviar significativamente la escasez de agua limpia y la escasez de energía global, "dice Dan Wang, profesor del Instituto de Ingeniería de Procesos y autor principal del artículo.

A diferencia de los procesos tradicionales de purificación de agua que utilizan luz ultravioleta, cloración, o desinfección con ozono, Los métodos fotocatalíticos ofrecen un tratamiento de agua seguro para el medio ambiente, siempre que utilicen el catalizador adecuado. Pero desafortunadamente, estos catalizadores más ecológicos tienden a ser menos eficientes que las variedades a base de metales. Catalizadores a base de carbono ampliamente estudiados, como nanotubos de carbono y óxido de grafeno, no son lo suficientemente efectivos para propósitos prácticos de tratamiento de agua porque no producen suficiente oxígeno reactivo para vencer a los patógenos.

El equipo de IPE e YZU logra evitar estas fallas con un diseño catalítico único. Utilizan nanohojas de nitruro de carbono grafítico, un material bidimensional ultrafino con las propiedades electrónicas adecuadas para absorber la luz y generar oxígeno reactivo. Esta configuración ayudó a facilitar la reacción al generar abundante peróxido de hidrógeno, que mata eficazmente las bacterias oxidando sus paredes celulares y causando estragos en sus estructuras químicas.

Por último, Wang cree que estos resultados, así como la simplicidad del diseño y los materiales económicos, significa que la tecnología debería ser relativamente fácil de desarrollar a mayor escala. "La ampliación tanto de los catalizadores como del dispositivo no es difícil, ", dice." La construcción de este material es completamente libre de metales, y uno de los componentes clave, la bolsa de plastico, se comercializa, lo que hace que sea fácil de obtener ".

El equipo tiene la intención de perfeccionar la técnica antes de que esté lista para su uso comercial. Como próximos pasos, planean mejorar la eficiencia al expandir el borde de la capacidad del material para absorber fotones, desarrollar fibras antibacterianas, y perfeccionar el proceso de preparación de nanohojas.

Sin embargo, reconoce que este sistema de eliminación de bacterias no está destinado a purificar el agua por sí solo. "La purificación necesita otros dispositivos para eliminar los iones de metales pesados, ajustar el pH, y eliminando residuos, ", dice." Necesitamos combinar nuestro sistema con otros para cumplir con los requisitos de purificación de agua ".