Si se ha quedado sin agua potable durante un viaje de campamento junto al lago, hay una solución simple:romper una rama del pino más cercano, pelar la corteza, y vierta lentamente agua del lago a través del palo. El filtro improvisado debe atrapar cualquier bacteria, produciendo fresco, agua no contaminada.

De hecho, Un equipo del MIT ha descubierto que este sistema de filtración de baja tecnología puede producir hasta cuatro litros de agua potable al día, suficiente para saciar la sed de una persona típica.

En un artículo publicado esta semana en la revista Más uno , Los investigadores demuestran que un pequeño trozo de albura puede filtrar más del 99 por ciento de las bacterias. E. coli del agua. Dicen que el tamaño de los poros en la albura, que contiene tejido de xilema desarrollado para transportar la savia a lo largo de un árbol, también permite el paso del agua y bloquea la mayoría de los tipos de bacterias.

Coautor Rohit Karnik, profesor asociado de ingeniería mecánica en el MIT, dice que la albura es prometedora, bajo costo, y material eficiente para la filtración de agua, particularmente para las comunidades rurales donde los sistemas de filtración más avanzados no son fácilmente accesibles.

"Las membranas de filtración actuales tienen poros a nanoescala que no se pueden fabricar en un garaje con mucha facilidad, "Dice Karnik." La idea aquí es que no necesitamos fabricar una membrana, porque está fácilmente disponible. Simplemente puede tomar un trozo de madera y hacer un filtro con él ".

Los coautores del artículo incluyen a Michael Boutilier y Jongho Lee del MIT, Valerie Chambers de la Academia Fletcher-Maynard en Cambridge, Masa., y Varsha Venkatesh de Jericho High School en Jericho, NUEVA YORK.

Tocando el flujo de savia

Hay una serie de tecnologías de purificación de agua en el mercado hoy en día, aunque muchos tienen inconvenientes:los sistemas que dependen del tratamiento con cloro funcionan bien a gran escala, pero son caras. Hervir agua para eliminar los contaminantes requiere una gran cantidad de combustible para calentar el agua. Filtros de membrana, mientras es capaz de eliminar microbios, son caros, requieren una bomba, y puede obstruirse fácilmente.

La albura puede ofrecer un bajo costo, alternativa a pequeña escala. La madera está compuesta de xilema, tejido poroso que conduce la savia desde las raíces de un árbol hasta su copa a través de un sistema de vasos y poros. Cada pared de los vasos está marcada con poros diminutos llamados membranas de pozo, a través del cual la savia esencialmente puede jugar a la rayuela, fluye de un recipiente a otro mientras alimenta estructuras a lo largo de un árbol. Los poros también limitan la cavitación, un proceso por el cual las burbujas de aire pueden crecer y extenderse en el xilema, eventualmente matando un árbol. Los diminutos poros del xilema pueden atrapar burbujas, evitando que se extiendan por la madera.

"Las plantas han tenido que descubrir cómo filtrar las burbujas pero permitir que la savia fluya fácilmente, "Karnik observa." Es el mismo problema con la filtración de agua donde queremos filtrar los microbios pero mantener una tasa de flujo alta. Así que es una buena coincidencia que los problemas sean similares ".

Viendo rojo

Para estudiar el potencial de filtrado de agua de la albura, los investigadores recolectaron ramas de pino blanco y quitaron la corteza exterior. Cortan pequeñas secciones de albura que miden aproximadamente una pulgada de largo y media pulgada de ancho, y montados cada uno en tubos de plástico, Sellado con epoxi y asegurado con abrazaderas.

Antes de experimentar con agua contaminada, el grupo usó agua mezclada con partículas de tinta roja con un tamaño de entre 70 y 500 nanómetros. Después de que todo el líquido pasó, los investigadores cortaron la albura por la mitad a lo largo, y observó que gran parte del tinte rojo estaba contenido dentro de las capas superiores de la madera, mientras que el filtrado, o agua filtrada, estaba claro. Este experimento demostró que la albura es capaz de filtrar de forma natural partículas de más de 70 nanómetros.

Sin embargo, en otro experimento, el equipo descubrió que la albura no podía separar partículas de 20 nanómetros del agua, lo que sugiere que existe un límite en el tamaño de las partículas que la albura de las coníferas puede filtrar.

Escogiendo la planta adecuada

Finalmente, el equipo fluyó inactivo, E. coli -agua contaminada a través del filtro de madera. Cuando examinaron el xilema bajo un microscopio fluorescente, vieron que las bacterias se habían acumulado alrededor de las membranas de los hoyos en los primeros milímetros de la madera. Contando las células bacterianas en el agua filtrada, Los investigadores encontraron que la albura podía filtrar más del 99 por ciento de E. coli del agua.

Karnik dice que la albura probablemente puede filtrar la mayoría de los tipos de bacterias, el más pequeño mide unos 200 nanómetros. Sin embargo, el filtro probablemente no puede atrapar la mayoría de los virus, que son mucho más pequeños en tamaño.

Karnik dice que su grupo ahora planea evaluar el potencial de filtrado de otros tipos de albura. En general, los árboles en flor tienen poros más pequeños que los árboles coníferos, lo que sugiere que pueden filtrar partículas aún más pequeñas. Sin embargo, Los vasos en los árboles en flor tienden a ser mucho más largos, que puede ser menos práctico para diseñar un filtro de agua compacto.

Los diseñadores interesados ​​en utilizar la albura como material filtrante también deberán encontrar formas de mantener la madera húmeda. o secarlo conservando la función del xilema. En otros experimentos con albura seca, Karnik descubrió que el agua no fluía bien, o fluyó por grietas, pero no filtra los contaminantes.

"Hay una gran variación entre las plantas, ", Dice Karnik." Podría haber plantas mucho mejores que sean adecuadas para este proceso. Idealmente, un filtro sería una fina rodaja de madera que podría utilizar durante unos días, luego deséchelo y reemplácelo casi sin costo alguno. Son órdenes de magnitud más baratas que las membranas de alta gama del mercado actual ".