Un grupo multidisciplinario de ingenieros y científicos ha descubierto un nuevo método para la filtración de agua que podría tener implicaciones para una variedad de tecnologías. como plantas desaladoras, tejidos transpirables y protectores, y captura de carbono en separaciones de gases. El equipo de investigación dirigido por Manish Kumar en la Escuela de Ingeniería Cockrell de la Universidad de Texas en Austin, publicaron sus hallazgos en el último número de Nanotecnología de la naturaleza .

El estudio, que reunió a investigadores de UT Austin, Universidad Penn State, la Universidad de Tennessee, Universidad de Fudan y la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, se inspiró inicialmente en la forma en que nuestras células transportan agua por todo el cuerpo y comenzó como un intento de desarrollar canales artificiales para transportar agua a través de las membranas. El objetivo era imitar las acuaporinas, proteínas de membrana esenciales que sirven como canales de agua y se encuentran en ciertas células. Las acuaporinas son sistemas de filtración de agua rápidos y eficientes. Forman poros en las membranas de las células de varias partes del cuerpo:ojos, riñones y pulmones, donde hay mayor demanda de agua.

Kumar y el equipo no lograron reflejar el sistema de acuaporina exactamente como estaba planeado. En lugar de, descubrieron un proceso de filtración de agua aún más eficaz. A diferencia de las células de acuaporina individuales del cuerpo, que funcionan efectivamente independientes entre sí, las membranas desarrolladas por el grupo de investigación de Kumar no funcionaron bien solas.

Pero, cuando combinó varios de ellos para crear redes de "cables de agua, "Fueron muy eficaces en el transporte y la filtración de agua. Los cables de agua son cadenas de moléculas de agua densamente conectadas que se mueven excepcionalmente rápido, como un tren y sus vagones individuales.

"Estábamos tratando de copiar el ya complicado proceso de transporte de agua utilizado por las acuaporinas y nos topamos con un nuevo, y aun mejor, método, "dijo Kumar, profesor asociado en el Departamento de Civil de la Escuela Cockrell, Ingeniería Arquitectónica y Ambiental. "Fue completamente fortuito. No teníamos idea de que sucedería".

Estas redes de membranas artificiales podrían resultar útiles para separar la sal del agua, un proceso de filtración que actualmente es ineficiente y costoso. La nueva membrana ha mostrado impresionantes propiedades de desalinización, exhibiendo sal mucho más selectiva y presumiblemente otros tipos de eliminación de contaminantes en comparación con los procesos existentes.

“Nuestro método es mil veces más eficiente que los procesos de desalación actuales en cuanto a su selectividad y permeabilidad, "Dijo Kumar." Por cada 10, 000 moléculas de agua salada que pasan por los actuales sistemas de desalinización, es posible que una molécula de sal no se filtre. Con nuestra nueva tecnología de membranas, una molécula de sal por cada 10 millones de moléculas de agua no se filtraría, manteniendo una tasa de transporte de agua comparable o mejor que las membranas actuales ".

Durante toda su carrera, Kumar se ha centrado en desarrollar materiales y procesos que toman la funcionalidad de modelos moleculares biológicos y los aplican a escalas de ingeniería.

"Es difícil incluso imitar efectivamente las complejidades de cómo funciona el cuerpo humano, especialmente a nivel molecular, ", dijo." Esta vez, sin embargo, la naturaleza fue el punto de partida para un descubrimiento aún mayor de lo que podríamos haber esperado ".