En junio, la Agencia de Protección Ambiental emitió una solicitud de comentarios públicos sobre una regla propuesta para regular el perclorato en los sistemas públicos de agua potable.

Perclorato, una sustancia química natural y artificial, se considera un contaminante emergente que es difícil de eliminar del medio ambiente. Es el principal residuo que queda de los combustibles de los cohetes, fuegos artificiales y explosivos y se pueden encontrar en artículos comunes, como fertilizantes y bengalas en las carreteras. También se valora en experimentos de laboratorio por su capacidad para ayudar en la combustión de otras sustancias químicas, mientras permanece químicamente inactivo.

Informes de contaminación por perclorato en el suelo, El agua y los alimentos se han registrado en muchos países del mundo. incluso en los Estados Unidos, Japón, Porcelana, Canadá, Colombia, Grecia y Corea del Sur. Es un problema que puede tener implicaciones para la salud humana. Según el Centro Nacional de Biotecnología de los Institutos Nacionales de Salud, en dosis altas, el perclorato inhibe la producción de hormona tiroidea en humanos al interferir con la captación de yodo de la tiroides.

El ingeniero ambiental de la Universidad de Delaware, Chin-Pao Huang, el profesor Donald C. Phillips en el Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental, ha estado estudiando formas de eliminar el perclorato del agua potable durante casi una década.

Ahora, Huang y Po-Yen Wang, ex estudiante de doctorado y ahora profesor asistente en la Widener University, han patentado una nueva membrana que puede filtrar selectivamente el perclorato del agua potable. Los investigadores patentaron la idea con la ayuda de la Oficina de Innovación Económica y Asociaciones (OEIP) de la UD.

Tecnología desarrollada por UD

Según Huang, el perclorato es tóxico incluso en niveles bajos. Un informe del Consejo Nacional de Investigación de 2005 estimó que más de 11 millones de estadounidenses tenían perclorato en sus suministros públicos de agua potable en concentraciones de cuatro partes por mil millones o más. que es el equivalente a cuatro gotas de la sustancia química en 10, 000 galones de agua.

Huang dijo que un método llamado "intercambio iónico" concentra el perclorato en pequeñas perlas de resina que se pueden quitar del agua potable. El perclorato se adsorbe en la superficie de las perlas y, una vez saturado, se quitan las cuentas, pero actualmente no existe un método estándar para desechar las perlas o para hacerlas no tóxicas.

Huang dijo que esta es un área gris porque si bien la EPA se da cuenta de que el perclorato en el agua es un problema y que su eliminación es importante para la salud humana, la tecnología todavía no está ahí. Aquí es donde la tecnología desarrollada por UD puede ayudar.

La membrana desarrollada por UD puede concentrar selectivamente el perclorato y luego reducir el químico a cloruro, que no es tóxico a estas concentraciones, utilizando electricidad y un electrodo catalizador bimetálico de rodio-cobre. Los experimentos hasta la fecha demuestran que el proceso desarrollado por UD se puede realizar con un 78% de eficiencia.

Wang desarrolló el método mientras era un estudiante de posgrado en la UD, pero tomó siete años encontrar la combinación correcta de materiales para que el proceso funcionara. Otro estudiante de doctorado, Ching-lung Chen, prosiguió el trabajo para desarrollar el nuevo catalizador (hecho de paladio y cobre) que se utiliza en la actualidad. Los investigadores informaron recientemente sus resultados en la Sociedad Estadounidense de Ingenieros Civiles ' Revista de Ingeniería Ambiental .

En tono rimbombante, el proceso de reducción química creado por el equipo de investigación de Huang se puede utilizar junto con la membrana de filtrado desarrollada por UD, pero también es adecuado como tecnología adicional para complementar los métodos industriales actualmente aceptados para eliminar el perclorato en el agua potable pública.

Según Huang, Los mismos métodos utilizados para reducir electroquímicamente el perclorato concentrado filtrado a través de la membrana desarrollada por UD se pueden aplicar a las perlas de resina que se utilizan actualmente en los procesos industriales para eliminar el perclorato del agua potable. De este modo, Huang teoriza que las resinas podrían regenerarse para su reutilización en lugar de eliminarse como desechos peligrosos (una práctica costosa). mitigar simultáneamente la carga financiera y proteger el medio ambiente.

Huang admitió que si bien la tecnología es prometedora, su éxito depende realmente de la política de la EPA.

"Desafortunadamente, no parece que el problema vaya a desaparecer. Pero quizás la técnica que desarrollamos podría ser útil para aquellos que buscan influir en los cambios de política sobre los estándares de perclorato, "dijo Huang.

Ya hay más de media docena de estados en los EE. UU., incluyendo Arizona, California, Maryland, Massachusetts, Nueva York, Nevada, Nuevo México y Texas, han establecido estándares estatales para la cantidad permitida de perclorato en el agua potable.

Campeón de la calidad del agua

Aunque Huang ha sido miembro de la facultad de la UD desde 1974 (celebra 45 años de servicio a la UD en 2019), esta es su primera patente. Cierto, ha tenido ideas y proyectos de investigación previos. Algunas ideas incluso "parecían ser bastante patentables". Pero sin OEIP, Huang dijo:no era algo que hubiera intentado. En particular, Huang le dio crédito al equipo de transferencia de tecnología dentro de OEIP por ayudarlo a navegar el proceso con facilidad.

"La preparación de los documentos de patente y el seguimiento con la agencia de concesión de patentes lleva mucho tiempo y requiere conocimientos profesionales. Estoy agradecido a la Universidad por establecer una oficina como la OEIP para ayudar a los profesores con intereses en la propiedad intelectual y a la OEIP para la dotación de personal. con expertos conocedores, "Huang dijo." Es un proceso largo y sin su ayuda no habría podido sostener el proceso, y mucho menos el éxito final ".

En el proyecto participaron estudiantes de la UD, también. A través del programa Spin-In de OEIP, tres estudiantes de pregrado participaron en trabajos iniciales, proporcionar a los investigadores un plan de negocios y un prototipo del reactor impreso en 3D que, hoy dia, permite reducir el perclorato a cloruro no tóxico.

Como parte de sus esfuerzos continuos en nombre de la Universidad, La OEIP está trabajando para conseguir un socio que ayude a comercializar esta tecnología.

La calidad del agua ha sido un foco importante del trabajo de Huang, con investigaciones que abarcan cuestiones relacionadas con el acceso, affordability, water quality, water treatment and more. He co-founded the International Conference on Sustainable Water Environment, which has been in operation for 16 years among hosting countries including the U.S., Porcelana, Taiwan, Corea, Japan and Singapore.

In a new research thrust, Huang is initiating studies with a colleague in Taiwan to shed light on another emerging pollutant:the presence of nanoplastics in our freshwater supply.

Microplastics, filaments and particles that range in size from 100 nanometers to less than five millimeters, have made headlines recently due to study findings about their presence in the ocean and in marine life. Nanoplastics are up to 1, 000 times smaller than microplastics, ranging in size from 10 to 100 nanometers. To lend perspective, the average human hair is approximately 80, 000 a 100, 000 nanometers wide.

"Microplastics are too big for me—microplastics you can see under a microscope; nanoplastics you can't, " Huang said.

As microplastics continue to break down, they create smaller and smaller particles called nanoplastics that can find their way into many food and water sources. Some reports question whether nanoplastics are small enough to penetrate a cell wall, raising important questions about what, Si alguna, threat these tiny travelers may pose to the environment, our water supply and our health.

Huang aims to find out.