Tendencias21

Agua potable obtenida con nanomateriales

Un sistema combina óxido de grafeno con nanocelulosa producida por bacterias para limpiar el agua y obtener agua potable. Ingenieros de EE.UU. han diseñado esta fórmula, que es barata y escalable, y que utiliza la luz solar como fuente de energía.

Agua potable obtenida con nanomateriales

El óxido de grafeno está considerado como un material milagroso: cuando se integra en espuma de nanocelulosa, la sustancia creada es ligera, fuerte y flexible, conductora de calor y electricidad de forma rápida y eficiente.

Ahora, un equipo de ingenieros de la Universidad de Washington en St. Louis (WUSTL, EE.UU.) ha encontrado una manera de utilizar láminas de óxido de grafeno para transformar el agua sucia en agua potable.

«Esperamos que en los países donde hay luz solar suficiente, como la India, se pueda tomar un poco de agua sucia, evaporarla utilizando nuestro material, y recoger agua fresca», dice Srikanth Singamaneni, profesor de ingeniería mecánica y ciencia de materiales de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas, en la información de la universidad.

El nuevo enfoque combina celulosa producida por bacterias y óxido de grafeno para formar una bioespuma de dos capas. Un artículo que detalla la investigación está disponible en línea en Advanced Materials.

«El proceso es muy simple», dice Singamaneni. «La belleza está en que la red de fibra de celulosa a nanoescala producida por bacterias tiene una excelente capacidad de hacer que el agua suba a la superficie de evaporación reduciendo al mínimo el calor que va hacia abajo, y toda ello se produce de una sola vez».

«El diseño del material es novedoso», dice Singamaneni. «Es una estructura de dos capas con nanocelulosa rellena de óxido de grafeno que absorbe la luz en la parte superior y nanocelulosa pura en la parte inferior. Cuando se suspende todo ello en agua, ésta es realmente capaz de alcanzar la superficie superior donde ocurre la evaporación.

«La luz irradia sobre la parte superior, y ​​se convierte en calor debido al óxido de grafeno -pero la disipación de calor al agua que hay por debajo está minimizada por la capa de nanocelulosa pura. No queremos perder el calor; deseamos confinarlo en la capa superior, donde está ocurriendo la evaporación».

La celulosa de la parte inferior de la bioespuma bi-capa actúa como una esponja, llevando el agua hasta el óxido de grafeno, donde se produce la rápida evaporación. El agua dulce resultante se puede recoger fácilmente de la parte superior.

La bioespuma

El proceso de formación de la bioespuma bicapa es también novedoso. De la misma manera que una ostra hace una perla, las bacterias forman capas de fibras de nanocelulosa en las que se incrustan las escamas de óxido de grafeno.

«Mientras cultivamos las bacterias de la celulosa, añadimos las escamas de óxido de grafeno», dice Qisheng Jiang, autor principal del artículo y estudiante de posgrado en el laboratorio de Singamaneni.

«El óxido de grafeno se incrusta a medida que la bacteria produce la celulosa. En un cierto punto a lo largo del proceso, paramos, sacamos la sustancia con óxido de grafeno y reintroducimos sustrato nuevo. Eso produce la siguiente capa de nuestra espuma. La interfaz es muy fuerte; mecánicamente, es bastante robusta».

La nueva bioespuma también es extremadamente ligera y barata de hacer, por lo que es una herramienta viable para la purificación y desalinización de agua.

«La celulosa se puede producir a una escala masiva», dice Singamaneni, «y el óxido de grafeno es extremadamente barato: la gente puede producir toneladas, en verdad. Ambos materiales son altamente escalables. Así que es imaginable hacer enormes hojas de bioespuma».

«Las propiedades de este material de espuma que hemos sintetizado mejoran la recolección de energía solar. Por lo tanto, es más eficaz en la limpieza de agua», dice Pratim Biswas, profesor y catedrático del Departamento de Energía, Medio Ambiente e Ingeniería Química.

«El proceso de síntesis también permite la adición de otros materiales nanoestructurados a la espuma que aumentarán la tasa de destrucción de bacterias y otros contaminantes, y que haga el agua segura para beber. También vamos a explorar otras aplicaciones para estas nuevas estructuras».

Referencia bibliográfica:

Qisheng Jiang, Limei Tian, Keng-Ku Liu, Sirimuvva Tadepalli, Ramesh Raliya, Pratim Biswas, Rajesh R. Naik, Srikanth Singamaneni: Bilayered Biofoam for Highly Efficient Solar Steam Generation. Advanced Materials (2016). DOI: 10.1002/adma.201601819.

RedacciónT21

Hacer un comentario

RSS Lo último de Tendencias21

  • Podría haber miles de millones de agujeros negros invisibles en el Universo: ya se han descubierto cientos de ellos 3 febrero, 2025
    Los científicos han descubierto que hay más agujeros negros supermasivos ocultos en el Universo de lo pensado hasta hoy: "invisibles" para la mayoría de las tecnologías de observación actuales, su hallazgo permitirà comprender mejor cómo se comportan estas enormes y extrañas estructuras cósmicas y cómo han afectado al crecimiento y la evolución de las galaxias.
    Pablo Javier Piacente / T21
  • La inteligencia artificial y los hologramas crean un sistema de cifrado óptico inexpugnable 3 febrero, 2025
    Un sistema de protección de datos ultraseguro utiliza redes neuronales para recuperar información cuidadosamente codificada y almacenada como un holograma. Podría significar un gran avance en ciberseguridad: criptomonedas, comunicaciones y telemedicina serían algunas de las áreas especialmente beneficiadas. 
    Pablo Javier Piacente / T21
  • Crean partículas de luz que coexisten en 37 dimensiones simultáneas 3 febrero, 2025
    Un experimento ha conseguido crear fotones que coexisten en 37 dimensiones simultáneas, lo que abre nuevos caminos a la segunda revolución cuántica y nos lleva a cuestionar lo que comúnmente llamamos “realidad” a escala fundamental.
    EDUARDO MARTÍNEZ DE LA FE/T21
  • Estamos un segundo más cerca del Apocalipsis 3 febrero, 2025
    De acuerdo a un panel de expertos, ahora faltan 89 segundos para la medianoche, también conocida como el "Día del juicio final". Se trata de una medida de tiempo desarrollada por los científicos para indicar cuánto se está acercando la humanidad a una situación de no retorno con relación a la crisis ambiental, social y […]
    Redacción T21
  • Un experimento comprueba que la realidad no existe hasta que es observada 1 febrero, 2025
    Un experimento teórico de pseudotelepatía cuántica ha comprobado que la realidad no existe hasta que la observamos. Mediante el entrelazamiento cuántico, los científicos han logrado superar los límites de probabilidad para ganar un juego teórico muchas más veces de lo estadísticamente posible. Menos mal que no funciona con la lotería: de ser así, el premio […]
    EDUARDO MARTÍNEZ DE LA FE/T21
  • Es posible generar electricidad con un trozo de cinta adhesiva 31 enero, 2025
    Un equipo de investigadores utilizó una capa de cinta adhesiva comprada en una tienda, una película de plástico y metal de aluminio para formar un pequeño dispositivo de producción de electricidad efectivo y de bajo coste. El nanogenerador triboeléctrico (TENG) logró producir la cantidad de energía necesaria para encender más de 350 luces LED: podría […]
    Pablo Javier Piacente / T21
  • El asteroide Bennu posee los elementos básicos para la vida, pero abre dudas sobre cómo surgió en la Tierra 31 enero, 2025
    Nuevos hallazgos indican que el agua pudo haber estado presente en el cuerpo de los “padres” del asteroide Bennu, y ofrecen nuevos conocimientos sobre la química del Sistema Solar temprano: los científicos identificaron una amplia variedad de compuestos orgánicos ricos en carbono y nitrógeno, junto a minerales salinos que habrían estado presentes en los estanques […]
    Pablo Javier Piacente / T21
  • La superficie de los océanos se calienta un 400% más rápido que hace cuatro décadas 31 enero, 2025
    Los datos de los océanos del mundo muestran que se registra una alarmante aceleración en el calentamiento de la superficie del mar: un nuevo estudio indica que las superficies oceánicas se están calentando en este momento más de cuatro veces más rápido que a fines de la década de 1980. Es otra consecuencia del impacto ambiental […]
    Pablo Javier Piacente / T21
  • Detectan un asteroide capaz de destruir una ciudad que podría impactar contra la Tierra en 2032 31 enero, 2025
    Una roca espacial llamada 2024 YR4 tiene un 1,2% de posibilidades de estrellarse contra nuestro planeta en 2032, según estiman los científicos. Con 55 metros de ancho, es demasiado pequeño para acabar con la civilización humana pero podría destruir a una ciudad importante. Los investigadores estiman que liberaría alrededor de 8 megatones de energía al […]
    Redacción T21
  • La Luna se sigue moviendo: registran actividad geológica reciente en la cara oculta 30 enero, 2025
    Más de 250 estructuras recién descubiertas en el otro lado de la Luna probablemente fueron causadas por una actividad relativamente reciente, desafiando las suposiciones en torno a que el satélite natural de la Tierra dejó de experimentar actividad geológica hace miles de millones de años.
    Pablo Javier Piacente / T21