Nano

Ingenieros de la Universidad de Viena han desarrollado un nuevo material compuesto que constituye un filtro eficaz para eliminar los contaminantes orgánicos del agua. El sistema utiliza "nanoesponjas" superporosas incrustadas en una hoja de grafeno.

La clave de los nuevos filtros es una clase de material llamado estructuras orgánicas covalentes (COF). Estas estructuras son extremadamente porosas, lo que les da un área de superficie masiva contenida dentro de un espacio pequeño, lo que significa que son efectivas para agarrar grandes cantidades de moléculas. Se están investigando materiales relacionados conocidos como marcos organometálicos (MOF) para su uso en la captura de carbono, la desalinización o la extracción de agua potable de la nada, y los COF podrían tener un conjunto similar de funciones.

Para el nuevo estudio, los investigadores se centraron en usar un COF para eliminar los tintes orgánicos del agua. Estos productos químicos son un contaminante común de las aguas residuales industriales y pueden ser tóxicos y cancerígenos, sin mencionar que son difíciles de eliminar.

El equipo modificó el COF para que captara selectivamente las moléculas de tinte orgánico. Eso implica hacer que los poros tengan la forma y el tamaño correctos, entre 0,8 y 1,6 nanómetros, y darle a la superficie una carga negativa para atraer las moléculas de tinte cargadas positivamente.

Pero había otro obstáculo que superar. Cuando el material se usa en su forma de polvo, los poros en los bordes exteriores se llenan primero con moléculas, dejando los del centro vacíos y esencialmente inútiles. Entonces, el equipo desarrolló una forma de distribuir el COF haciéndolo crecer en una hoja de grafeno.

El resultado final fue una capa de COF de dos nanómetros de espesor sobre una capa de grafeno de un solo átomo, lo que aumentó la capacidad máxima del material para contener moléculas de tinte orgánico. El grafeno en sí tiene poros bastante grandes, lo que permite que el agua fluya rápidamente mientras el COF hace su trabajo.

"Los grandes poros de la red de grafeno en combinación con la capa COF ultrafina y su gran cantidad de sitios de adsorción permiten un tratamiento de aguas residuales particularmente rápido y eficiente", dijeron los investigadores.

La técnica también debería ser bastante económica, según el equipo. No se necesita usar mucho grafeno, y el COF se puede limpiar y reutilizar.

La investigación fue publicada en la revista Angewandte Chemie.

Fuente: Universidad de Viena