Cuando los metales pesados ​​venenosos como el plomo y el cadmio escapan de las fábricas o minas, pueden contaminar el suelo cercano. Sin formas fáciles de eliminar estos contaminantes, los campos deben estar acordonados para evitar que estas toxinas ingresen a la cadena alimentaria donde amenazan la salud humana y animal.

Según la Agencia de Protección Ambiental, Se han encontrado metales pesados ​​en miles de lugares en todo el país. Si bien algunos se han limpiado mediante una combinación de medidas federales, esfuerzos estatales y privados, persiste la necesidad de nuevas tecnologías para abordar la contaminación por metales pesados.

Ahora, un equipo de investigación dirigido por el científico de materiales de Stanford, Yi Cui, ha inventado una forma de lavar los metales pesados ​​de los suelos contaminados mediante un proceso químico que se parece un poco a la preparación de café.

Como describen el 4 de junio en Comunicaciones de la naturaleza , los investigadores empezaron enjuagando el suelo contaminado con una mezcla de agua y una sustancia química que atrae metales pesados. Cuando esa mezcla se filtra a través del suelo, el químico jala los metales pesados ​​sueltos. Luego, los miembros del equipo recolectaron esta infusión tóxica y la pasaron a través de un filtro electroquímico que capturó los metales pesados ​​del agua. De esta manera, limpiaron el suelo de metales pesados ​​y reciclaron el agua y la mezcla química para filtrarse a través de suelos más contaminados.

"Este es un nuevo enfoque para la limpieza del suelo, "dijo Cui, quien es profesor de ciencia e ingeniería de materiales y ciencia de fotones. "Nuestro siguiente paso es una prueba piloto para asegurarnos de que lo que funciona en el laboratorio sea práctico en el campo, y averiguar cuánto costará este proceso ".

Hasta aquí, su equipo ha limpiado suelos contaminados con plomo y cadmio, dos toxinas prevalentes y peligrosas, así como con cobre, que solo es peligroso en altas concentraciones. Cui cree que este proceso de limpieza química y filtrado electroquímico funcionará con otros metales pesados ​​peligrosos como el mercurio y el cromo. pero se necesitan más experimentos de laboratorio para demostrarlo.

No más plantas de sacrificio

Cui dijo que el proyecto comenzó hace dos años cuando él y el estudiante graduado Jinwei Xu intercambiaron ideas sobre cómo resolver el problema básico:los metales pesados ​​se adhieren al suelo y se vuelven virtualmente inextricables. Hoy dia, Cui dijo, La limpieza puede implicar desenterrar suelos contaminados y secuestrarlos en algún lugar. Los investigadores agrícolas también han desarrollado técnicas de fitorremediación:cultivo de plantas de sacrificio en suelo contaminado para absorber metales pesados, luego cosechar estos cultivos y llevarlos a una instalación de extracción y eliminación. Pero la fitorremediación puede llevar muchos años de cosechas repetidas.

Buscando un rápido forma rentable de extraer metales pesados ​​de campos contaminados, los investigadores intentaron lavar muestras de suelo tóxico con agua corriente. Pronto se dieron cuenta de que el agua corriente no podía romper el enlace químico entre los metales pesados ​​y el suelo. Necesitaban un aditivo para quitar los contaminantes. Encontraron la respuesta en una sustancia química común conocida por sus iniciales:EDTA.

En retrospectiva, El EDTA fue la opción obvia porque este mismo químico se usa para tratar a pacientes envenenados con plomo o mercurio. El EDTA cargado negativamente se une con tanta fuerza a las partículas de metales pesados ​​con carga positiva que extrae el plomo o el mercurio de los tejidos del paciente. Los investigadores razonaron que, cuando se disuelve en agua, Los ganchos negativos de EDTA arrancarían los metales pesados ​​del suelo. Los experimentos lo confirmaron. Cuando el agua tratada con EDTA se filtró a través del suelo contaminado, se llevó los metales pesados.

Pero el trabajo del equipo estaba a medias. El suelo estaba limpio pero el agua tratada seguía siendo tóxica. Necesitaban una forma de separar el EDTA de los metales pesados ​​en el agua de enjuague y capturar esas toxinas de una vez por todas.

Aislar metales pesados

Los científicos sabían que el EDTA seguía siendo fuertemente negativo incluso después de capturar una partícula de metal cargada positivamente. Entonces, los investigadores construyeron un tamiz con las propiedades eléctricas y químicas para separar el EDTA cargado negativamente y los metales pesados ​​cargados positivamente. El resultado fue metales pesados ​​aislados y una mezcla de agua y EDTA lista para purificar más suelo.

Además de plomo y cadmio, los investigadores probaron el proceso en cobre, que solo es peligroso en altas concentraciones. A continuación, a Cui le gustaría realizar el experimento con otros metales pesados ​​como el mercurio, que son tan tóxicos que requieren un manejo especial para proteger a los investigadores. Pero cree que la química es tan sólida que confía en el éxito en el laboratorio. La pregunta más importante es si el proceso se puede ampliar para tratar toneladas de suelo contaminado. Los investigadores han buscado patentar el proceso a través de la Oficina de Licencias de Tecnología de Stanford y les gustaría encontrar una oportunidad para ejecutar un proyecto piloto en un campo contaminado.

"Realmente no tenemos una buena tecnología de remediación para metales pesados, "Dijo Cui." Si esto resulta práctico a gran escala, será un avance significativo ".