Investigadores del ICIQ en España han diseñado micromotores que se mueven solos para depurar aguas residuales. El proceso crea amoníaco, que puede servir como fuente de energía verde. Ahora, se utilizará un método de IA desarrollado en la Universidad de Gotemburgo para ajustar los motores y lograr los mejores resultados posibles.
Los micromotores se han convertido en una herramienta prometedora para la remediación ambiental, en gran parte debido a su capacidad para navegar de forma autónoma y realizar tareas específicas a microescala. El micromotor está compuesto por un tubo fabricado de silicio y dióxido de manganeso en el que reacciones químicas provocan la liberación de burbujas por un extremo. Estas burbujas actúan como un motor que pone el tubo en movimiento.
Investigadores del Instituto de Investigación Química de Cataluña (ICIQ) han construido un micromotor recubierto del compuesto químico lacasa, que acelera la conversión de la urea presente en aguas contaminadas en amoníaco cuando entra en contacto con el motor. La investigación se publica en la revista Nanoscale. .
"Este es un descubrimiento interesante. Hoy en día, las plantas de tratamiento de agua tienen problemas para descomponer toda la urea, lo que resulta en eutrofización cuando se libera el agua. Este es un problema grave en las zonas urbanas en particular", dice Rebeca Ferrer, Ph.D. . Estudiante del grupo de la Doctora Katherine Villa en el ICIQ.
La conversión de urea en amoníaco también ofrece otras ventajas. Si puedes extraer el amoníaco del agua, también tendrás una fuente de energía verde, ya que el amoníaco se puede convertir en hidrógeno.
Hay mucho trabajo de desarrollo por hacer, y las burbujas producidas por los micromotores plantean un problema para los investigadores.
"Necesitamos optimizar el diseño para que los tubos puedan purificar el agua de la manera más eficiente posible. Para hacer esto, necesitamos ver cómo se mueven y cuánto tiempo continúan funcionando, pero esto es difícil de ver con un microscopio porque las burbujas oscurecer la vista", explica Ferrer.
Sin embargo, gracias a un método de IA desarrollado por investigadores de la Universidad de Gotemburgo, es posible estimar los movimientos de los micromotores bajo un microscopio. El aprendizaje automático permite monitorear varios motores en el líquido simultáneamente.
"Si no podemos controlar el micromotor, no podemos desarrollarlo. Nuestra IA funciona bien en un entorno de laboratorio, que es donde actualmente se está desarrollando el trabajo", afirma Harshith Bachimanchi, Ph.D. estudiante del Departamento de Física de la Universidad de Gotemburgo.
Los investigadores tienen dificultades para decir cuánto tiempo pasará antes de que las plantas de tratamiento de agua urbanas puedan convertirse también en productoras de energía. Queda mucho trabajo de desarrollo, incluido el método de IA, que debe modificarse para que funcione en ensayos a gran escala.
"Nuestro objetivo es ajustar los motores a la perfección", afirma Bachimanchi.
Más información: Rebeca Ferrer Campos et al, Micromotores propulsados por burbujas para generación de amoníaco, Nanoescala (2023). DOI:10.1039/D3NR03804A
Información de la revista: Nanoescala
Proporcionado por la Universidad de Gotemburgo
