El plasma es un gas ionizado, es decir, un gas que contiene electrones, iones, átomos, moléculas, radicales y fotones. A menudo se le llama el cuarto estado de la materia y, sorprendentemente, lo impregna todo. Los plasmas, que se generan artificialmente transmitiendo energía a un gas, se encuentran en los tubos fluorescentes que iluminan las cocinas, pero también han permitido que los teléfonos móviles sean cada vez más pequeños.
El plasma ha supuesto una auténtica revolución en el mundo de la tecnología. Antes, para grabar los circuitos en las placas de silicio utilizadas en dispositivos electrónicos como los teléfonos móviles, era necesario utilizar productos químicos contaminantes. Ahora, el uso del plasma ha permitido hacer esto de forma más limpia y precisa, posibilitando que las rendijas sean cada vez más pequeñas y, con ellas, los dispositivos.
Pero el plasma también tiene otras aplicaciones, como el tratamiento del agua. Los grupos FQM-136 Física de Plasmas y FQM-346 Catálisis Orgánica y Materiales Nanoestructurados de la Universidad de Córdoba han colaborado en un estudio de investigación cuyo objetivo era la eliminación de contaminantes presentes en el agua mediante la aplicación de plasma para favorecer procesos químicos.
Su estudio se publica en la revista Chemosphere. .
Con el objetivo de abordar el problema de la creciente presencia de contaminantes orgánicos en las aguas, como colorantes y otros compuestos procedentes de la actividad agrícola e industrial en aguas que desestabilizan los ecosistemas, estos investigadores optaron por la aplicación de plasma.
En 2017 demostraron, por primera vez, que los plasmas de argón inducidos por microondas abiertas al aire, al actuar sobre el agua, generaban en ella especies reactivas que contienen oxígeno y nitrógeno (como radicales hidroxilo, peróxido hidrónico, radicales de nitrógeno) capaces de descontaminarlo.
Ahora los investigadores Juan Amaro Gahete, Francisco J. Romero Salguero y María C. García han logrado diseñar un reactor de este tipo de plasma y aumentar significativamente las cantidades de estas especies activas generadas en el agua, posibilitando así la destrucción de altas concentraciones. de colorantes (en este caso, azul de metileno) en sólo unos minutos.
Lo lograron alterando el diseño del surfatrón, el dispositivo metálico que mezcla la energía de un generador de microondas con el plasma para mantenerlo.
"Lo que hemos hecho es colocar un pequeño trozo de silicio en el tubo de descarga de cuarzo, permitiendo generar un plasma diferente, que no es filamentoso y que es más eficiente a la hora de crear especies activas al interactuar con el agua", explica la profesora María C. García.
Los componentes del plasma antes mencionados, al interactuar con el agua, generan especies oxidantes capaces de degradar compuestos orgánicos y matar microorganismos, lo que permite utilizar este reactor de plasma en aplicaciones relacionadas con la remediación de agua.
Esta nueva configuración, por tanto, amplía la aplicabilidad de este tipo de plasma.
"El diseño cambia por completo la configuración del campo electromagnético generado por el surfatrón para crear el plasma, dando como resultado un plasma con propiedades diferentes y más eficientes, eliminando además el problema de la filamentación (la división de la columna de plasma en muchos filamentos), que desestabiliza hacerlo", explicó el profesor García.
Y luego... descontaminación. "Esas especies oxidantes generadas por la acción del plasma son muy reactivas y permiten destruir la materia orgánica del interior del agua", continúa el profesor Francisco J. Romero.
Para que esto suceda no se introduce el plasma en el agua. Más bien se le hace actuar a distancia, de modo que entre el agua y el plasma hay una zona de aire donde se producen numerosas reacciones debido a colisiones entre las especies excitadas y las moléculas de oxígeno, nitrógeno y vapor de agua, y "especies reactivas que se difunden". en el líquido y terminan con los contaminantes".
El potencial descontaminante de este tipo de plasma, generado con este nuevo diseño, "ha sido probado para reducir altas concentraciones de colorante azul de metileno en agua, con resultados muy eficientes en términos energéticos, consiguiendo la eliminación completa del colorante en tiempos de tratamiento reducidos". ", afirmó el investigador Juan Amaro.
Así, con este trabajo se avanza en una de las aplicaciones del plasma, ese "cuarto estado de la materia" que se crea dotando de energía a un gas estable y convirtiéndolo en un gas ionizado, siendo aplicable a casi todo:fabricar microchips, desinfectar superficies, curar heridas, depositar tratamientos antirreflectantes en vasos, mejorar la germinación de semillas, recuperar residuos, activar la superficie de los plásticos para conseguir una mejor adherencia de la pintura y un sinfín de aplicaciones más.
Más información: Juan Amaro-Gahete et al, Dispositivo surfatron modificado para mejorar la generación de RONS asistida por plasma de microondas y la degradación del azul de metileno en agua, Quimiosfera (2023). DOI:10.1016/j.chemosphere.2023.140820
Información de la revista: Quimiosfera
Proporcionado por la Universidad de Córdoba
