Desarrollan membranas a partir de óxidos de zinc y de titanio para limpiar agua residual

  • Diseño de ecomateriales para remediar el entorno con óxidos conductores transparentes
285
1

Sobre la Entidad

UNAM
La Universidad Nacional Autónoma de México es una universidad pública mexicana, la más grande del país y de América Latina,
285
  • Desarrollan membranas partir óxidos zinc y titanio limpiar agua residual

Así como el ser humano creó productos y dispositivos que contaminan la Tierra, también puede inventar tecnologías amigables con el ambiente y con capacidad de restaurarlo, planteó Francisco Hernández Méndez, quien hace una investigación posdoctoral en el Instituto de Física, con apoyo de la Dirección General de Asuntos del Personal Académico.

Por eso, uno de los objetivos del Laboratorio de Películas Delgadas de esa entidad es diseñar ecomateriales para remediar el entorno con base en óxidos conductores transparentes.

En esas instalaciones, Hernández Méndez, con la dirección de Dwight Acosta Najarro y en colaboración con Carlos Magaña, del Instituto de Física, desarrolla membranas que en pruebas experimentales en símiles de aguas residuales han mostrado alta eficiencia descontaminante.

Fueron creadas a partir de óxidos de zinc (ZnO) y de titanio (TiO2), materiales poco costosos, con infinidad de aplicaciones tecnológicas y que no generan polución, pues son inocuas para el humano y el ambiente.

Se usan tanto en la industria farmacéutica y química como en la agricultura. Forman parte de dispositivos y consumibles de uso cotidiano, como cosméticos, catalizadores de autos, celdas solares, pinturas y medicamentos; además, en sensores de gas, resistencias, transistores de alta temperatura, biosensores y bioetiquetas.

El ZnO es muy demandado por su bajo costo. La producción mundial de zinc en 2008 se estimó en más de 11.6 millones de toneladas, casi el triple que en 1962 y dos veces más que en 1995; el aumento desde el año 2002 es de 26 por ciento anual. Hoy en día, en distintas partes del viejo continente se aplican normas para su uso en industrias de grado alimenticio.

Recientemente, Alemania, Francia, Japón y China instauraron normas para producir pintura antibacterial a partir de este compuesto químico, con el propósito de disminuir –e incluso evitar– riesgos de contagio por contaminación de microorganismos en cuartos de hospital y salas de operación.

Diferentes métodos

Las membranas del Instituto de Física se obtienen con diferentes métodos de depósito (rocío pirolítico neumático o ultrasónico, así como por baño químico). La última técnica consiste en, a partir de una solución de nitrato o cloruro de zinc, lograr la adherencia progresiva del ZnO en placas pequeñas de vidrio sodocálcico al variar la temperatura y tiempo total de síntesis, explicó.

La diferencia entre las otras vías y ésta, es que en unas “sale el rocío, se impregna y las moléculas se pegan con altas temperaturas”; con la segunda –más sencilla y económica– se sintetizan los óxidos a temperaturas muy bajas. “Actualmente probamos a 40 y 50 grados centígrados y ha funcionado bien”.

Para Hernández Méndez, esta opción además de fácil y económica ofrece resultados confiables y reproducibles. Estas películas delgadas de ZnO y TiO2, empleadas en la fotodegradación, al ser utilizadas con luz ultravioleta en una cámara oscura mostraron alta eficiencia en la limpieza de cuerpos acuosos.

Se probaron en indicadores (azul de metileno, rojo congo y verde naftol) referentes en el ámbito mundial de los contaminantes presentes en el agua. En un lapso determinado (120 minutos y con un equipo prácticamente casero) se logró casi aclarar el líquido.

Esas membranas podrían escalarse en alguna aplicación tecnológica, como filtros domésticos de aire o de descontaminación hídrica urbana (que comprendan drenajes pluviales y habitacionales). Se han hecho dos pruebas preliminares en aguas reales y el desarrollo universitario duró cerca de dos horas y retuvo muchos elementos causantes de polución; se planea operarlo con bombas alimentadas por celdas solares y que todo sea ecológico.

En el aspecto técnico del manejo se deberá incluir análisis de mecánica de fluidos, determinar el movimiento del líquido sucio y el tipo de sustancia nociva a tratar, así como el tiempo de uso; también hay que considerar si las partículas que enturbian el medio son grandes, pequeñas, orgánicas o inorgánicas.

De la industria farmacéutica

Con estas películas de óxidos conductores transparentes pueden tratarse también aguas residuales de la industria farmacéutica. Por eso Hernández Méndez recién empezó a trabajar con estas membranas en la degradación de aguas con diferentes contaminantes contenidos en pastillas “para ver qué tipo de moléculas quedan atrapadas y si se logra una limpieza al cien por ciento”.

Otro proyecto en el que profundizará en 2016 es el de pintura antibacterial con base en ZnO y TiO2. “Es un reto trabajar con un elemento químico tan noble y no tóxico”.

Comentarios