Investigadores del University College Dublin (UCD) han descubierto un nuevo método energéticamente eficiente para generar y liberar volúmenes sustanciales de metaestable, burbujas de gas a nanoescala en el agua, por encima de los niveles de solubilidad natural. El descubrimiento tiene el potencial de perturbar una serie de industrias que incluyen; tratamiento de aguas residuales, almacenamiento de gas, comida, biofarmacéutica y elaboración de cerveza.

El descubrimiento de la generación de nanoburbujas se ha anunciado en un artículo científico titulado Generación masiva de nanoburbujas a granel metaestables en agua por campos eléctricos externos recién publicado en Avances de la ciencia , una revista científica multidisciplinaria de acceso abierto revisada por pares.

Las burbujas del tamaño de un micrón son pequeñas burbujas de gas con un diámetro de menos de 50 micrones (μm), un micrón (μm) es una millonésima parte de un metro, y tienen una serie de aplicaciones industriales, incluso en el tratamiento de aguas residuales. Sin embargo, las burbujas del tamaño de una micra disminuyen de tamaño y eventualmente desaparecen bajo el agua debido a la rápida disolución de su gas interior. lo que limita su potencial industrial.

Las nanoburbujas también son pequeñas burbujas de gas pero en la escala nanométrica (nm). Un nanómetro es una mil millonésima parte de un metro, y, por ejemplo, una molécula de ADN es aprox. 2,5 nm de ancho y un cabello humano mide aprox. 60, 000—100, 000 nm de ancho. Las nanoburbujas son termodinámicamente metaestables durante muchos meses o incluso más, en contraste con las burbujas de tamaño micrométrico, y por lo tanto tienen propiedades mejoradas de transferencia de gas y un mayor potencial industrial.

El desafío para los científicos hasta la fecha ha sido el desarrollo de métodos fácilmente controlados para promover la formación de nanoburbujas y la liberación de nanoburbujas.

El descubrimiento de un nuevo El profesor Niall English y el Dr. Mohammad Reza Ghaani en la Escuela de Ingeniería Química y de Bioprocesos de la UCD han elaborado un método energéticamente eficiente y fácil de controlar para generar y liberar grandes volúmenes de nanoburbujas.

Resumiendo el descubrimiento, Profesor Niall English, La Escuela de Ingeniería Química y de Bioprocesos de UCD dijo:"Nuestro nuevo descubrimiento fundamental implica la aplicación de campos eléctricos, que causan regiones transitorias de presión negativa en las interfaces gas-líquido, dando como resultado la incorporación de gas en líquidos en forma de burbujas a nanoescala. Es muy eficiente energéticamente, libre de aditivos, y funciona para una amplia gama de gases y la solubilidad del gas en agua muy mejorada es altamente metaestable, que dura al menos muchos meses ".

Él agregó, "Tras la finalización de un programa de investigación en colaboración con el profesor Peter Kusalik de la Universidad de Calgary, Hemos establecido una buena comprensión teórica de la movilidad de las nanoburbujas en campos eléctricos, lo que contribuye a nuestro conocimiento microscópico de la estabilidad de las nanoburbujas ".

Este desarrollo en la ciencia de las nanoburbujas tiene el potencial de aumentar drásticamente las tasas de transferencia de gas y generar un cambio radical en la eficiencia operativa de varios sectores industriales. incluso; almacenamiento de gas, tratamiento de aguas residuales, biofarmacéutica, fabricación de cerveza, agricultura y alimentación.

Dr. Mohammad Reza Ghaani, Facultad de Ingeniería Química y de Bioprocesos de la UCD, dijo, "Nuestro nuevo método de generación de nanoburbujas tiene múltiples aplicaciones comerciales y tiene el potencial de aumentar la capacidad de almacenar gas directamente en soluciones acuosas durante meses. Además, tiene el potencial de aumentar varios niveles de gas disuelto, dando como resultado una mayor capacidad para tratar aguas residuales y también mejorar la transferencia de masa en reacciones bioquímicas y biofarmacéuticas limitadas en oxígeno, como los procesos de fermentación en las industrias alimentaria y cervecera ".

Él agregó, "Trabajando con el equipo de transferencia de conocimiento de UCD en NovaUCD, hemos presentado solicitudes de patente y también estamos buscando comercializar la tecnología a través de una empresa derivada de UCD".

Coautor del artículo, Profesor Peter Kusalik, Departamento de Química, Universidad de Calgary, dijo, "Nuestro trabajo también revela los orígenes moleculares de la aparente estabilidad de las nanoburbujas, que de otro modo se esperaría que no fueran estables debido a su tamaño muy pequeño. Los orígenes del comportamiento se remontan a la estructura única de las moléculas de agua en el límite entre el agua líquida y el gas ".

"La explicación también explica por qué se puede ver que estas burbujas sin carga se mueven cuando se aplica un campo eléctrico. Por lo tanto, este estudio puede proporcionar una explicación clara y coherente a un problema previamente desconcertante ".

El profesor de inglés concluyó:"Nos gustaría agradecer a la empresa irlandesa Particular Sciences por el acceso a los equipos de dispersión de luz dinámica (DLS) utilizados durante esta investigación".

El artículo (de acceso abierto) se titula "Generación masiva de nanoburbujas a granel metaestables en agua por campos eléctricos externos".