Nanociencia: Tecnología que podría limpiar derrames petroleros de forma definitiva

Los derrames de petróleo en los océanos son difíciles de limpiar. Mientras más turbulentas las aguas, más se esparce la mancha, con sus gotitas de tinta descendiendo al salado fondo pero la tecnología de hoy, tal vez pueda triunfar donde el trabajo duro de voluntarios ha fallado en el pasado. Investigadores del A*STAR Institute of Bioengineering and Nanotechnology (IBN) están usando nanociencia para volver un derrame de petróleo en una masa flotante de jalea café que puede ser recogido antes de entrar en los procesos de la cadena alimenticia.

“La nanociencia hace posible fabricar las estructuras esenciales de los materiales en la escala de nanómetros para alcanzar propiedades específicas,” dijo el químico Yugen Zhang del IBN, quien está desarrollando esta tecnología. “Las estructuras y materiales al tamaño nanómetro usualmente toman distintas propiedades que no son percibidas en otros rangos de tamaño,” añade Huaqiang Zeng, otro químico del IBN

Mancha de gel

Hay muchos acercamientos a la limpieza de un derrame y ninguno es completamente efectivo. Grasa fresca, de espesor puede ser incendiada o contenida por barreras de skimmers para recoger lo flotante. La mancha también puede ser endurecida, siendo esto muy ineficiente, puede ser desordenadamente absorbida, peligrosamente dispersada, o consumida lentamente por “bacterias de pastoreo”. Todos estos son deficientes a gran escala, especialmente en aguas duras.

Las moléculas orgánicas con especial habilidad para gelificar ofrecen una alternativa barata y amigable con el medio ambiente para limpiar el desastre. Zeng ha desarrollado tales moléculas que convierten petróleo crudo en jalea en minutos. “Los supergelators (nombre que le da Zhang a su invento) solidificaron tanto el crudo recién derramado como el altamente degradado de 37 a 60 veces su propio peso,” dijo Zeng. Los materiales usados para producir estas moléculas son baratos y no tóxicos, lo que los hace comercialmente viables para manejar los derrames en el mar. Zeng espera trabajar con socios industriales para probar las nanomoléculas en una escala mucho mayor.

Agua no salada

Con la disminución de las reservas mundiales de agua dulce, muchos países están buscando la desalinización como una fuente viable de agua potable. Se espera que el proceso pueda satisfacer al 30 % de la demanda de agua de Singapur en el año 2060, lo que significaría triplicar la capacidad de desalinización actual del país. Sin embargo, el proceso actual exige gran consumo de energía y tiene un costo relativamente alto pero Zeng ha desarrollado un sustituto más barato y más resistente.

Investigadores del IBN están también usando nanociencia para remover la sal del agua de mar y metales pesados de agua contaminada

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Sus componentes básicos consisten en fideos helicoidales con extremos pegajosos que se conectan para formar espirales largos. Las moléculas de agua puede fluir a través de las aberturas de 0.3 nanómetros en el centro de las espirales, pero todos los otros iones positivos y negativos que componen el agua salada son demasiado voluminoso para pasar. “En el agua, todos estos iones son altamente hidratados, unidos a una gran cantidad de moléculas de agua, lo que hace que sean demasiado grandes para pasar por los canales”, dice Zeng.

En palabras más simples, el proceso funciona como una especie de colador pero en dimensiones nanométricas; así que piensa en lo que haces cuando sirves un licuado de guayaba e imagina que los pequeños huesos que separas son moléculas que no quieres tener el agua que tomas a diario; como por ejemplo sodio, potasio, calcio, magnesio, cloro y óxido de azufre.

Lo interesante es que dicha tecnología podría conducir a ahorros globales de hasta 5 mil millones de dólares al año, pero sólo después de varios años de pruebas y ajustes de compatibilidad de la membrana que hace la separación. “Este es un aspecto importante para el grupo en este momento”, dice. “Queremos conseguir esto, podemos reducir el costo de la desalinización del agua a un nivel aceptable.”

Adherentes y anti-adherentes

Los niveles de metales pesados en el agua potable se regulan estrictamente debido a los graves daños que las sustancias pueden causar a la salud, incluso a concentraciones muy bajas. La Organización Mundial de la Salud requiere que los niveles de plomo, por ejemplo, sigan siendo inferiores a diez partes por billón (ppb). El tratamiento del agua de estas normas es caro y extremadamente difícil.

Los nanomateriales también ofrecen un bajo costo, efectivo y sostenible para filtrar los metales tóxicos del agua potable

Zhang ha desarrollado una sustancia orgánica llena de poros que puede atrapar y eliminar metales tóxicos de agua a menos de 1 ppb. Cada poro es de diez a veinte nanómetros de ancho y lleno de compuestos, conocidos como aminas que se adhieren a los metales.

El secreto detrás del éxito de polímeros de Zhang es la gran superficie cubierta por los poros, lo que se traduce en más oportunidades para interactuar con los metales. “Otros materiales tienen una superficie de unos 100 metros cuadrados por gramo, pero la nuestra es de 1,000 metros cuadrados por gramo,” dice Zhang.

Esto significa que los procesos de este grupo de investigadores son mucho más eficientes y con tantas empresas con ganas de escalar estas tecnologías para las aplicaciones del mundo real, no pasará mucho tiempo antes que la nanociencia trate a la Tierra de sus muchas enfermedades. Quizá con estas herramientas y sociedades más conscientes transformando sus hábitos de consumo y presionando a sus gobiernos a implementar políticas ambientalistas, nos de tiempo de resolver la alarmante crisis en la que nos ha metido la lógica de explotación y acumulación capitalista.

Con información de Phys.org | Traducción del Colectivo Alterius