Los microcontaminantes contaminan el agua en todo el mundo. Entre ellos se encuentran las hormonas esteroides que no pueden eliminarse de manera eficiente mediante procesos convencionales. Investigadores del Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT) han desarrollado un innovador sistema de filtración que combina una membrana de polímero con carbón activado. Como el tamaño de las partículas de carbono es muy pequeño, Es posible alcanzar el valor de referencia de 1 nanogramo de estradiol —el estrógeno fisiológicamente más eficaz— por litro de agua potable propuesto por la Comisión Europea. El método mejorado se informa en Investigación del agua .

El suministro de agua potable a las personas es uno de los mayores desafíos del siglo XXI en todo el mundo. A menudo, el agua potable está contaminada con microcontaminantes. Entre ellos se encuentran las hormonas esteroides que se utilizan como sustancias médicas y anticonceptivos. Su concentración en un litro de agua, al que se alimentan las aguas residuales tratadas, puede ser solo unos pocos nanogramos, pero esta pequeña cantidad ya puede dañar la salud humana y afectar el medio ambiente. Debido a la baja concentración y al pequeño tamaño de las moléculas, Las hormonas esteroides no solo son difíciles de detectar, pero también difícil de eliminar. Las tecnologías convencionales de tratamiento de aguas residuales no son suficientes.

Profesora Andrea Iris Schäfer, directora del Instituto de Tecnología Avanzada de Membranas de KIT (IAMT) y su equipo han desarrollado un método innovador para la eliminación rápida y energéticamente eficiente de las hormonas esteroides de las aguas residuales. Su tecnología combina una membrana de polímero con carbón activado. "Primero, el agua se presiona a través de una membrana semipermeable que elimina las impurezas y los microorganismos más grandes, "Schäfer explica." Entonces, el agua fluye a través de la capa de partículas de carbono detrás, que se unen a las moléculas hormonales ".

En IAMT, Los investigadores han desarrollado y mejorado este proceso junto con el fabricante de filtros Blücher GmbH, Erkrath. Colegas del Instituto de Interfaces Funcionales (IFG) de KIT, Instituto de Materiales Aplicados (IAM), y la Nano Micro Facility de Karlsruhe (KNMF) respaldaron este desarrollo adicional caracterizando el material. Esto es informado por los científicos en Investigación del agua . Nuestra tecnología permite alcanzar el valor de referencia de 1 nanogramo de estradiol por litro de agua potable propuesto por la Comisión Europea, ", dice el profesor de Ingeniería de Procesos de Agua.

El tamaño de las partículas y la concentración de oxígeno son importantes

Los científicos estudiaron los procesos en la capa de carbón activado con más detalle y utilizaron partículas de carbón modificado (carbón activado esférico a base de polímero, PBSAC). "Todo depende del diámetro de las partículas de carbono, "Matteo Tagliavini de IAMT explica. Él es el primer autor de la publicación." Cuanto menor es el diámetro de partícula, cuanto más grande es la superficie externa de la capa de carbón activado disponible para la adsorción de moléculas hormonales ".

En una capa de carbón activado de 2 mm de espesor, los investigadores redujeron el diámetro de las partículas de 640 a 80 µm y lograron eliminar el 96% del estradiol contenido en el agua. Al aumentar la concentración de oxígeno en el carbón activado, Se mejoró aún más la cinética de adsorción y se logró una eficiencia de separación de estradiol de más del 99%.

"El método permite un alto caudal de agua a baja presión, es energéticamente eficiente, y separa muchas moléculas sin producir subproductos nocivos. Se puede utilizar de forma flexible en sistemas de tamaño variable, desde el grifo hasta las instalaciones industriales, ", Dice Schäfer.