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Innovación revolucionaria: el MIT desarrolla un material de filtración inspirado en la naturaleza capaz de eliminar las sustancias químicas persistentes del agua, aportando una solución sostenible a la purificación
Investigadores de MIT desarrolló un nuevo material de filtración a base de seda natural y celulosa, capaz de eliminar contaminantes, entre ellos los llamados “químicos eternos”y metales pesados, del agua. Eso innovación es una solución prometedora al creciente problema de la contaminación del agua por compuestos químicos, que se utilizan ampliamente en la tecnología moderna y se encuentran en muchos productos de consumo.
Los “químicos eternos”, también conocidos como PFAS (sustancias perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas), son muy difíciles de eliminar del medio ambiente. Están presentes en productos como cosméticos, envases de alimentos, ropa resistente al agua, espumas contra incendios y revestimientos antiadherentes.
Un estudio reciente de los Centros para el Control de Enfermedades de EE. UU. EUA reveló que el 98% de las personas analizadas tenían niveles detectables de PFAS en la sangre, lo que plantea un creciente problema de salud pública.
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Según Benedetto Marelli, profesor de ingeniería civil y ambiental en el MIT, y Yilin Zhang, becaria postdoctoral y autora principal del estudio publicado en la revista ACS Nano, el nuevo material ofrece una solución basada en la naturaleza, utilizando proteínas de seda y celulosa, dos componentes naturales y sostenibles.
La tecnología inicial, que condujo al desarrollo de este material de filtración, se diseñó inicialmente para combatir las semillas falsificadas, pero finalmente evolucionó hasta convertirse en una aplicación en el tratamiento del agua.
El creciente problema de Forever Chemicals
Estudios recientes han demostrado que los productos químicos PFAS están contaminando miles de sitios en todo Estados Unidos, y la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos estima que el costo de eliminar las PFAS del agua potable podría alcanzar los 1,5 millones de dólares al año.
Las soluciones actuales para la eliminación de PFAS son limitadas, a menudo ineficaces o muy costosas. Zhang explica que, debido a esta limitación, el desarrollo de una solución basada en materiales naturales como la seda y la celulosa tiene un importante potencial para ser más económica y sostenible.
El desarrollo del material híbrido comenzó con la creación de nanofibrillas de seda, un proceso ambientalmente benigno a temperatura ambiente donde las proteínas de la seda se procesaban en cristales pequeños y uniformes.
Sin embargo, los primeros intentos de utilizar estas nanofibrillas por sí solas no fueron eficaces para eliminar contaminantes. Luego, el equipo añadió celulosa, una sustancia ampliamente disponible, para mejorar la eficacia del material.
La unión de la seda y la celulosa
La combinación de celulosa y seda fue clave para el éxito del material de filtración. La celulosa, que se puede obtener a partir de desechos agrícolas de pulpa de madera, se utilizó para crear nanocristales que sirvieron como “semillas” para organizar las moléculas de seda. Con esto se logró formar un material híbrido con propiedades mejoradas, tanto para eliminar contaminantes como para resistir incrustaciones, uno de los principales problemas de las membranas de filtración actuales.
Uno de los descubrimientos más importantes fue que la celulosa confiere al material propiedades antimicrobianas, que previenen la formación de biopelículas de bacterias y hongos, responsables de la degradación de las membranas de filtración con el tiempo. Esta característica antimicrobiana puede prolongar significativamente la vida útil de los filtros, reducir costos y aumentar la eficiencia del proceso de purificación.
Rendimiento prometedor y próximos pasos
En pruebas de laboratorio, el nuevo material de filtración demostró ser significativamente más eficaz que los filtros de carbón activado utilizados habitualmente. Pudo eliminar órdenes de magnitud más contaminantes del agua, como iones metálicos y productos químicos persistentes, superando a los materiales tradicionales en varias métricas.
A pesar de ser una prueba de concepto, los investigadores son optimistas sobre el potencial de aumentar la producción de este material para usos más amplios, incluidos sistemas de filtración a gran escala para ciudades y sistemas de suministro de agua. Sin embargo, existen desafíos que superar, como la durabilidad del material y la disponibilidad de proteínas de seda en cantidad suficiente para satisfacer la demanda global. Marelli menciona que la seda se puede obtener como subproducto de la industria textil, pero también está explorando alternativas proteicas que puedan desempeñar la misma función a un menor costo.
Aplicaciones potenciales
Inicialmente, el equipo espera que el material se utilice en pequeños filtros domésticos, como los que se conectan a los grifos de la cocina. Sin embargo, Zhang visualiza la posibilidad de ampliarlo a sistemas más grandes, como los suministros de agua municipales, siempre que las pruebas garanticen que no hay riesgo de introducir contaminación en el suministro de agua.
Un punto positivo de este nuevo material es que tanto la seda como la celulosa son sustancias seguras para uso alimentario, lo que hace que el riesgo de contaminación sea casi inexistente. Esto lo coloca en una posición ventajosa en comparación con otros métodos de filtración que utilizan materiales sintéticos, que eventualmente pueden liberar químicos dañinos en el proceso de purificación.
Con la creciente necesidad de soluciones de tratamiento de agua eficaces y sostenibles, el material de filtración desarrollado por el MIT es una innovación prometedora. La combinación de seda y celulosa, materiales abundantes y de bajo costo, no solo ofrece una manera eficiente de eliminar contaminantes peligrosos del agua, sino que también puede superar a las opciones actuales en términos de durabilidad e impacto ambiental. Si se amplía para su producción en masa, este nuevo material podría transformar la forma en que abordamos la purificación del agua en el futuro.
