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Los nanotubos de carbono pueden filtrar el agua con mayor eficiencia que las proteínas biológicas

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Turning ocean water into drinking water

Bentley Systems
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Con tan sólo el tamaño adecuado, nanotubos de carbono pueden filtrar el agua con una mejor eficiencia que las proteínas biológicas, según revela un nuevo estudio publicado en 'Science'. Los resultados podrían abrir el camino a nuevos sistemas de filtración de agua en un momento en que la demanda de agua dulce representa una amenaza global para el desarrollo sostenible.

Una clase de proteínas biológicas, llamadas acuaporinas, es capaz de filtrar eficazmente el agua, sin embargo, los científicos no han sido capaces de fabricar sistemas escalables que imiten esta capacidad. Las acuaporinas generalmente exhiben canales para filtrar las moléculas de agua a una anchura estrecha de 0,3 nanómetros, lo que obliga a las moléculas de agua a formar una cadena de una sola fila.

Aquí, Ramya H. Tunuguntla y sus colegas del 'Lawrence Livermore National Laboratory', en Livermore, California, experimentaron con nanotubos de diferentes anchos para ver cuáles son los mejores para filtrar el agua. Así, encontraron que los nanotubos de carbono con un ancho de 0,8 nanómetros superaron a las acuaporinas en la eficiencia de filtrado en un factor de seis.

Estos estrechos poros de nanotubos de carbono (nCNTPs, por sus siglas en inglés) eran todavía lo suficientemente delgados como para obligar a las moléculas de agua a una cadena de una sola fila. Los autores atribuyen las diferencias entre las acuaporinas y nCNTPS a las diferencias en el enlace de hidrógeno (H): mientras que los residuos de revestimiento de los poros en las acuaporinas pueden donar o aceptar enlaces de H a las moléculas de agua entrantes, las paredes de los CNTP no pueden formar enlaces de H, permitiendo un flujo de agua sin obstáculos.

Los nCNTPs en este estudio mantuvieron una permeabilidad superior a la del agua salada típica, disminuyendo sólo a concentraciones de sal muy altas. Por último, el equipo encontró que, al cambiar las cargas en la boca del nanotubo, es posible alterar la selectividad de iones.

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