La tecnología de burbujas se ha convertido en una poderosa herramienta para abordar la contaminación ambiental, mejorar los procesos de tratamiento del agua e impulsar la producción industrial y agrícola. Estas aplicaciones novedosas de esta tecnología han surgido debido a las propiedades únicas de las nanoburbujas (NB), burbujas de gas de menos de 1000 nanómetros (nm) de diámetro.
En particular, los NB en agua, especialmente aquellos con un diámetro inferior a 200 nm, exhiben baja flotabilidad, alta eficiencia de transferencia de masa, alta reactividad y estabilidad excepcional. Sin embargo, el mecanismo subyacente detrás de su estabilidad sigue siendo difícil de alcanzar, y la mayoría de los estudios se centran únicamente en los cambios temporales en el tamaño y la carga superficial de los NB y pasan por alto los cambios en su concentración en diversas condiciones.
Para abordar este problema, un equipo de investigadores dirigido por el profesor asociado Myoung-Hwan Park de la Universidad Sahmyook en Corea del Sur investigó recientemente la cantidad y la estabilidad de NB de alta concentración en agua en diversas condiciones. Su estudio fue publicado en Applied Water Science .
Destacando la importancia de los NB, el Dr. Park comenta:"La consecuencia más prometedora del uso de NB es que pueden mejorar el rendimiento original de varios componentes sin ningún producto químico adicional".
Los investigadores primero produjeron NB de aire en agua utilizando un generador de NB hecho a medida, con más de dos mil millones de NB por ml de agua, cada uno de aproximadamente 100 nm de tamaño. Analizaron la estabilidad de los NB mediante un análisis de seguimiento de nanopartículas, que implica hacer brillar un láser sobre partículas a nanoescala suspendidas en un líquido y seguir sus movimientos bajo un microscopio.
Esta técnica permitió a los investigadores investigar cómo la cantidad y el tamaño de los NB cambian en diferentes condiciones, incluido el almacenamiento a diversas temperaturas y la exposición a impactos físicos como centrifugación, agitación y agitación.
Descubrieron que los NB retenían entre el 80% y el 90% de su concentración inicial en todas las condiciones probadas. Específicamente, cuando se almacena a 5 o C, 25 o C, 60 o C y 80 o C durante 120 días, los NB mantuvieron el 85,7%, 81,0%, 103% y 84,8% de su concentración inicial, respectivamente.
Además, al someterlos a centrifugación durante 90 minutos, los NB mantuvieron más del 90% de su concentración inicial, y después de ocho horas de agitación, el valor correspondiente fue del 96%. La agitación de la solución de NB durante ocho horas tampoco cambió apreciablemente su concentración. Además, los NB no mostraron cambios significativos en el tamaño en ninguna de las pruebas anteriores.
Estos hallazgos indican que los NB por debajo de 200 nm exhiben una estabilidad notable en diversas condiciones. "Los NB muestran un potencial significativo para aplicaciones de la vida real en la producción y distribución en masa de tecnología de burbujas en diversos campos, como productos farmacéuticos, cosméticos, limpieza, medio ambiente, alimentos, agricultura y más", dice el Dr. Park. "Además, los científicos están trabajando para reducir la dependencia de productos químicos nocivos pero indispensables, y el uso de gases y NB inofensivos puede respaldar aún más sus esfuerzos", concluye.
Por lo tanto, este estudio puede abrir nuevas vías para las tecnologías de burbujas que ofrecen perspectivas prometedoras para un medio ambiente más seguro y una mayor eficiencia en el tratamiento del agua, la industria, la agricultura y más.
Más información: Chan-Hyun Cho et al, Evaluación de nanoburbujas de menos de 200 nm con estabilidad ultraalta en agua, Ciencia aplicada del agua (2023). DOI:10.1007/s13201-023-01950-1
Proporcionado por la Universidad Sahmyook
