Este material se utiliza para remover colorantes que pueden provenir de la industria textil, y otros contaminantes. Las capacidades de remoción son superiores en un 200 por ciento en comparación con los materiales absorbentes que son comúnmente utilizados
Investigadores de la Universidad de Guadalajara sintetizaron un material poroso que tiene nanopartículas de maghemita (material magnético que se compone de hierro y oxígeno) sobre su superficie, cuya función es atraer contaminantes que están dispersos en el agua.
El material tiene forma de cuadritos pequeños que miden aproximadamente un milímetro por un milímetro, de poliacrilamida (un hidrogel). Cuando son vistos en el microscopio puede observarse que tiene poros, y sobre la superficie tienen nanopartículas de maghemita.
Este material es utilizado para remover colorantes que pueden provenir de la industria textil, pero también se está probando para remover ciprofloxacino y algún tipo de iones de metales pesados, como el arsénico.
“Estamos haciendo pruebas para demostrar la efectividad de estos materiales en esas aplicaciones”, explicó la doctora María Guadalupe Pérez García, quien es cabeza de la investigación “Síntesis verde de materiales funcionales para la remoción de contaminantes de agua”, en el Centro Universitario de Tonalá (CUTonalá).
Las capacidades de remoción son superiores en un 200 por ciento en comparación con los materiales absorbentes que son comúnmente utilizados; entonces, son competitivos para sustituir a los materiales convencionales.
Explicó que el comúnmente utilizado es carbón activado, que presenta alta porosidad. En cambio, los investigadores de la UdeG utilizan un material de poliacrilamida –un hidrogel– con nanopartículas de maghemita, que ha demostrado ser efectivo para la remoción de arsénico, de colorante azul de metileno y de ciprofloxacino, que es un antibiótico.
El material tendría utilidad para evitar que la industria textil pudiera verter sus afluentes al alcantarillado sin ningún tratamiento o para las industrias farmacéutica y alimenticia, que suelen también utilizar colorantes.
Pérez García agregó que los cuerpos de agua pueden ser también contaminados con altas concentraciones de distintos fármacos y son muy difíciles de remover. El problema es que los seres humanos pueden llegar a consumir agua con concentraciones bajas de antibióticos, y cuando alguien toma estos medicamentos sin necesitarlos, posteriormente podrían perder eficacia; de ahí la importancia de tratar el agua para retirar ese tipo de contaminantes.
La remoción es rápida. En un lapso de tres o cuatro horas remueve arriba de 90 por ciento en un volumen de agua de 100 mililitros y una concentración de colorante de 300 partes por millón, y 100 miligramos de absorbente. “Estamos haciendo pruebas con arsénico y con ciprofloxacino, y el año que viene probablemente tengamos resultados”.
Para obtener los materiales –en lugar de solventes orgánicos como el tolueno, el tetradecano, el cloroformo, que son altamente tóxicos– se utilizan los llamados solventes verdes, con base en compuestos que pueden ser encontrados en la naturaleza, como el mentol con ácido acético. Estos solventes son usados para dar porosidad a los materiales.
El mentol proviene de las plantas, lo contienen las pastillas para refrescar el aliento, y es comestible; y el ácido acético puede encontrarse en el vinagre, con el que se aderezan ensaladas.
Pérez García trata de resolver tres grandes retos que se tiene en la producción de materiales: 1. Obtener materiales mediante métodos que sean amigables con el medio ambiente, ya que para la producción tradicional se usan reactivos o componentes altamente tóxicos al medio ambiente; 2. Los materiales deben de tener características específicas para aplicaciones específicas. “Busco que tengan las propiedades necesarias para la remoción de contaminantes, como pueden ser metales pesados o fármacos”; y 3. Una vez que cumplen su vida útil, al ser desechados no sean fuente de contaminación secundaria.
El trabajo ha sido desarrollado por alumnos de los posgrados de Agua y Energía, del CUTonalá, en colaboración con el doctor Josué David Mota Morales, de la UNAM y el doctor José Félix Armando Soltero Martínez, del Centro Universitario de Ciencias Exactas e Ingenierías (CUCEI).
Por parte del CUTonalá trabaja el Cuerpo Académico de Materiales Avanzados, que lo componen la doctora María Guadalupe Pérez García y los doctores Édgar David Moreno Medrano, José Benito Pelayo Vázquez y Alberto Gutiérrez Becerra.
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Guadalajara, Jalisco, 28 de diciembre de 2021
Texto: Martha Eva Loera
Fotografía: Cortesía CUTonalá