En respuesta a la creciente escasez de agua, El investigador líder del Laboratorio Nacional de Argonne, Seth Darling, describe las innovaciones de investigación más avanzadas que podrían abordar la accesibilidad global al agua limpia. Su artículo completo se centra en comprender y controlar las interfaces entre los materiales y el agua.

Las interfaces determinan el rendimiento de tecnologías como sensores de calidad del agua, membranas de filtración e incluso tuberías. Los propios laboratorios de Darling están trabajando en adsorbentes para avanzar en el tratamiento del agua. Presentó sus hallazgos esta semana en el Revista de física aplicada .

Adsorbentes

La adsorción es uno de los mejores mecanismos para limpiar el agua. En este proceso, los contaminantes se adhieren a la superficie de los materiales porosos para maximizar la relación superficie-volumen.

El carbón activado altamente poroso es el más utilizado porque es abundante y económico. Las zeolitas pueden atrapar moléculas enteras en sus estructuras de jaulas cristalinas tridimensionales, permitiéndoles unir selectivamente compuestos particulares de soluciones a base de agua. Los sorbentes a base de polímeros tienen una flexibilidad casi ilimitada en su diseño.

"Seguiremos confiando [en] estas tecnologías probadas, "Dijo Darling." Pero también existe una necesidad urgente de sorbentes que sean más efectivos y energéticamente eficientes ".

Reutilización

La reutilización es una métrica crítica para los materiales absorbentes, lo que puede reducir notablemente los costos y aumentar la sostenibilidad de un proceso de tratamiento. Las esponjas de espuma polimérica son candidatos prometedores para este enfoque.

Darling encabeza un grupo que creó la esponja Oleo, que puede absorber 90 veces su peso en aceite en toda la columna de agua. Para crear la esponja Oleo, los investigadores implementaron una técnica llamada síntesis de infiltración secuencial (SIS). Usando SIS, cultivaron óxido de metal dentro de las fibras de espuma para transformar la espuma de poliuretano común, encontrado en los cojines de los asientos, en un adsorbente de aceite.

El óxido sirve como "pegamento" al que se adhieren las moléculas amantes del aceite (oleofílicas). El aceite reutilizable se extrae de la esponja, por lo que se puede utilizar repetidamente.

Dirigirse a contaminantes individuales

Los investigadores también están diseñando sorbentes de próxima generación que tienen mayor especificidad, más poder de unión para atacar contaminantes individuales. Idealmente, los investigadores podrían adaptar las propiedades interfaciales para adsorber moléculas específicas para capturar contaminantes desafiantes del agua como nutrientes y metales pesados.

Los investigadores ahora están investigando cómo reutilizar marcos metalorgánicos (MOF), un material ya utilizado en la sorción de gases, para este propósito. Relacionado con las zeolitas, Los MOF consisten en iones metálicos o grupos unidos por ligandos orgánicos. Los MOF tienen una gran superficie, estructuras controlables y poros sintonizables.

"Tenemos una crisis de agua, que se basa en el aumento de la población, urbanización y alteración del clima. Y hay un uso insostenible de nuestra agua "Darling dijo." Parte de abordar esto es a través de soluciones políticas, pero también necesitamos nuevos, tecnologías más eficientes energéticamente y rentables ".