Limpieza del agua con nanotecnología

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Por Earl Boysen, Nancy C. Muir, Desiree Dudley, Christine Peterson

La nanotecnología puede ayudar a limpiar el agua utilizando varios métodos, incluyendo la inyección de nanopartículas bajo tierra para limpiar los contaminantes del agua subterránea y el uso de nanocables de plata y nanotubos de carbono para matar las bacterias en el agua potable.

Los solventes industriales en el agua subterránea, como un solvente líquido de limpieza llamado tricloroetileno (TCE), pueden dañar nuestra salud.

Según la Agencia para Sustancias Tóxicas y Registro de Enfermedades, un departamento del Departamento de Salud y Servicios Humanos de los Estados Unidos, “Beber o respirar altos niveles de tricloroetileno puede causar efectos en el sistema nervioso, daño al hígado y a los pulmones, latidos cardíacos anormales, coma y posiblemente la muerte. El tricloroetileno se ha encontrado en al menos 852 de los más de 1,200 sitios de la Lista de Prioridades Nacionales identificados por la Agencia de Protección Ambiental (EPA)”.

Un desafío en la limpieza de las aguas subterráneas es la eliminación de la contaminación de las aguas industriales, como el TCE. Los investigadores han demostrado que las nanopartículas de hierro pueden degradar rápidamente los hidrocarburos clorados, como el TCE, para hacer una mezcla inofensiva de subproductos.

Cuando se inyectan nanopartículas de hierro en un sistema de aguas subterráneas como un acuífero (roca permeable que contiene agua subterránea), se produce una reacción entre los átomos de hierro, el disolvente y los iones de hidrógeno. En esta reacción, los átomos de hierro de la nanopartícula ceden dos electrones (los átomos de hierro pueden ceder fácilmente electrones y son bastante estables como iones positivos en el agua) a los átomos de cloro.

Como resultado, los iones de hidrógeno (que se encuentran naturalmente en el agua) se combinan con los átomos de carbono. Esto lo deja con una molécula orgánica común y ordinaria en la cual los átomos de carbono están rodeados de átomos de hidrógeno (como el metano o el etano), iones de hierro positivos e iones de cloro negativos (comúnmente presentes en el agua salada). Debido a que las nanopartículas pueden permanecer suspendidas en el agua subterránea durante mucho tiempo, pueden permear grandes áreas de agua subterránea.

El hierro utilizado en estas nanopartículas se denomina a menudo hierro cero valente (ZVI). Esa es sólo una manera elegante para que los químicos digan que el hierro no ha reaccionado con ningún otro material todavía y por lo tanto todavía tiene todos sus electrones.

El uso de nanopartículas de hierro para tratar las aguas subterráneas es mucho más barato que bombear el agua del suelo para su tratamiento.

Lehigh Nanotech es una empresa que utiliza nanopartículas de hierro para limpiar contaminantes. Las intrigantes técnicas que están utilizando fueron desarrolladas a través de la investigación en la Universidad de Lehigh.

Los contaminantes metálicos en las aguas subterráneas, como el mercurio, también son motivo de preocupación. Investigadores del Pacific Northwestern Laboratory han desarrollado un material para eliminar el mercurio de las aguas subterráneas. El material se llama SAMMS, que es la abreviatura de Self-Assembled Monolayers on Mesoporous Supports.

Este material consiste en partículas cerámicas cuya superficie tiene muchos poros de tamaño nano. Estos poros están recubiertos de moléculas que tienen átomos de azufre en un extremo, dejando un agujero en el centro que también está recubierto de átomos de azufre. Los científicos recubren los nanoporos con moléculas que contienen azufre porque se adhieren al mercurio, de modo que los átomos de mercurio se adhieren al azufre y quedan atrapados en los nanoporos.

Los investigadores están desarrollando SAMMS que contienen otras moléculas en los nanoporos para eliminar otros contaminantes metálicos del agua subterránea.

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