Un componente crucial es un material que se considera residuo:la celulosa usada, por ejemplo en forma de paños de limpieza o vasos de papel. La celulosa se utiliza para recubrir una fina nanotela que crea un filtro eficaz para el agua contaminada. El artículo se publica en la revista Small Science. .

Veneno de colores en el agua

Los colorantes orgánicos representan el grupo más grande de colorantes sintéticos, incluidos los llamados compuestos azoicos. Se utilizan ampliamente en la industria textil, incluso en países donde se presta poca atención a la protección del medio ambiente, y los tintes a menudo terminan en aguas residuales sin filtrar.

"Esto es peligroso porque estos tintes se degradan muy lentamente, pueden permanecer en el agua durante mucho tiempo y suponen un gran peligro para los seres humanos y la naturaleza", afirma el profesor Günther Rupprechter del Instituto de Química de Materiales de la Universidad Técnica de Viena.

Existen varios materiales que pueden unir dichos tintes. Pero eso por sí solo no es suficiente. "Si simplemente se deja que el agua contaminada fluya sobre una película filtrante que pueda captar colorantes, el efecto de limpieza es bajo", explica Rupprechter.

"Es mucho mejor crear una nanotela a partir de muchas fibras diminutas y dejar que el agua se filtre". Luego, el agua entra en contacto con una superficie mucho mayor y, por lo tanto, se pueden unir muchas más moléculas de tinte orgánico.

Residuos de celulosa como nanofiltro

"Estamos trabajando con nanocelulosa semicristalina, que se puede producir a partir de material de desecho", afirma Qaisar Maqbool, primer autor del estudio y postdoctorado en el grupo de investigación de Rupprechter. "Para fines similares se utilizan a menudo sustancias que contienen metal. Nuestro material, por el contrario, es completamente inofensivo para el medio ambiente y también podemos producirlo reciclando papel usado."

Esta nanocelulosa se "hila" junto con el poliacrilonitrilo plástico para formar nanoestructuras. Sin embargo, esto requiere mucha habilidad técnica. El equipo de la Universidad Técnica de Viena logró con éxito el llamado proceso de electrohilado. En este proceso, el material se pulveriza en forma líquida, las gotas se cargan eléctricamente y se envían a través de un campo eléctrico.

"Esto garantiza que el líquido forme hilos extremadamente finos con un diámetro de 180 a 200 nanómetros durante el curado", afirma Rupprechter. Estos hilos forman un tejido fino con una gran superficie:la llamada "nanored". En un centímetro cuadrado se puede colocar una red de hilos, con una superficie total de más de 10 cm ² .

Pruebas exitosas

Las pruebas con estas nanoestructuras recubiertas de celulosa tuvieron mucho éxito:en tres ciclos se purificó el agua contaminada con tinte violeta y se eliminó el 95% del tinte. "Los colorantes permanecen almacenados en la nanored. Luego puedes desechar toda la red o regenerarla, disolver los colorantes almacenados y reutilizar el tejido filtrante", explica Rupprechter.

Sin embargo, queda mucho trabajo por hacer:evaluar las propiedades mecánicas de las sofisticadas nanoredes, realizar pruebas de biocompatibilidad, evaluar la sensibilidad a contaminantes más complejos y lograr escalabilidad a estándares de grado industrial.

Ahora Rupprechter y su equipo de investigación quieren investigar cómo esta tecnología de filtro de colorante puede transferirse a otras áreas de aplicación.

"Esta tecnología también podría ser muy interesante para el ámbito médico", opina Rupprechter. "La diálisis, por ejemplo, también necesita filtrar sustancias químicas muy específicas de un líquido". Los nanotejidos recubiertos pueden resultar útiles para este tipo de aplicaciones.