Los microcontaminantes en el agua a menudo son hormonas que se acumulan en el medio ambiente y pueden tener impactos negativos en humanos y animales. Investigadores del Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT) y el Instituto Leibniz de Ingeniería de Superficies (IOM) en Leipzig ahora han desarrollado un proceso para la degradación fotocatalítica de estos contaminantes cuando fluyen a través de membranas de polímero. Se presenta en Nature Nanotechnology . La irradiación con luz desencadena una reacción química, como resultado de la cual las hormonas esteroides se degradan en las membranas recubiertas con dióxido de titanio.

Dondequiera que viva la gente, las hormonas utilizadas, por ejemplo, en los anticonceptivos o en la agricultura, llegan a las aguas residuales. Las hormonas esteroides, como las hormonas sexuales y los corticosteroides, pueden acumularse en el medio ambiente y afectar negativamente a los seres humanos y los animales, ya que afectan el desarrollo del comportamiento y la fertilidad. Las hormonas sexuales, por ejemplo, pueden hacer que los peces machos desarrollen características sexuales femeninas. Por tanto, es importante eliminar las hormonas, junto con otros microcontaminantes, de las aguas residuales antes de que entren de nuevo en el ciclo natural del agua, del que se extrae el agua potable. "Suministrar a las personas agua potable limpia es actualmente uno de los desafíos más importantes en todo el mundo", dice la profesora Andrea Iris Schäfer, directora del Instituto de Tecnología Avanzada de Membranas (IAMT) de KIT. "Los microcontaminantes representan una gran amenaza para nuestro futuro, ya que perjudican nuestra fertilidad y función cerebral".

Inspirado en la tecnología de células solares

Durante años, Schäfer ha estudiado el procesamiento del agua mediante nanofiltración. Para ello, utiliza membranas poliméricas con poros de tamaño nanométrico. Sin embargo, la nanofiltración requiere alta presión y, por lo tanto, mucha energía. Además, los microcontaminantes pueden acumularse en los materiales de la membrana polimérica y entrar gradualmente en el agua filtrada. Incluso si los contaminantes se separan por completo, se puede desarrollar un flujo de contaminantes concentrados y requerir un tratamiento adicional.

Inspirándose en la tecnología de células solares, el campo de trabajo del profesor Bryce S. Richards de KIT, Schäfer tuvo la idea de recubrir membranas poliméricas con dióxido de titanio y diseñar membranas fotocatalíticas. Las nanopartículas de dióxido de titanio fotocatalíticamente activas se aplican a membranas de microfiltración, cuyos poros son algo más grandes que en la nanofiltración. La irradiación con luz desencadena una reacción química, como resultado de la cual las hormonas esteroides se degradan en las membranas. Junto con su equipo en IAMT y colegas del Instituto Leibniz de Ingeniería de Superficies (IOM), Leipzig, Schäfer ahora se ha dado cuenta de su idea y ha presentado la nueva tecnología en Nature Nanotechnology .

Catalizador para agua

"Hemos desarrollado un catalizador para el agua", resume Schäfer su trabajo. Utilizando las membranas poliméricas fotocatalíticas, las hormonas esteroides se eliminaron en el modo de flujo continuo hasta el límite de detección analítico de 4 ng/l. De hecho, las concentraciones medidas fueron muy cercanas a 1 ng/l, el límite dado en la nueva Guía de Agua Potable de la OMS. Los investigadores ahora están optimizando su tecnología al reducir el tiempo necesario y la energía consumida. Además, su enfoque radica en el uso de la luz natural. En particular, su investigación está dirigida a degradar otros contaminantes por fotocatálisis, como químicos industriales como las sustancias perfluoroalquiladas y polifluoradas (PFAS) o pesticidas, como el glifosato. Otro objetivo es mejorar la tecnología. + Explora más

Tratamiento del agua:Eliminación de hormonas con luz solar