16.11.2022 - Princeton University

Los investigadores cocinan una nueva forma de eliminar la sal y los microplásticos del agua

Una nueva investigación demuestra que la comida de tu desayuno puede transformarse en un material capaz de filtrar el agua

Investigadores de Princeton Engineering utilizaron claras de huevo para crear un aerogel, un material ligero y poroso que puede utilizarse en muchos tipos de aplicaciones, como la filtración de agua, el almacenamiento de energía y el aislamiento acústico y térmico. Craig Arnold, catedrático Susan Dod Brown de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial y vicedecano de Innovación de Princeton, trabaja con su laboratorio en la creación de nuevos materiales, como los aerogeles, para aplicaciones de ingeniería.

Un día, sentado en una reunión de la facultad, tuvo una idea.

"Estaba allí sentado, mirando el pan de mi sándwich", dijo Arnold. "Y me dije: este es exactamente el tipo de estructura que necesitamos". Así que pidió a su grupo de laboratorio que hiciera diferentes recetas de pan mezclado con carbono para ver si podían recrear la estructura de aerogel que buscaba. Ninguna de ellas funcionaba del todo bien al principio, así que el equipo fue eliminando ingredientes a medida que probaban, hasta que finalmente sólo quedó la clara de huevo.

"Empezamos con un sistema más complejo", dijo Arnold, "y fuimos reduciendo, reduciendo, reduciendo, hasta que llegamos al núcleo de lo que era. Eran las proteínas de las claras de huevo las que conducían a las estructuras que necesitábamos".

Las claras de huevo son un complejo sistema de proteínas casi puras que, cuando se liofilizan y se calientan a 900 grados centígrados en un entorno sin oxígeno, crean una estructura de hebras interconectadas de fibras de carbono y láminas de grafeno. En un artículo publicado el 24 de agosto en Materials Today, Arnold y sus coautores demostraron que el material resultante puede eliminar la sal y los microplásticos del agua de mar con una eficacia del 98% y el 99%, respectivamente.

"Las claras de huevo funcionaban incluso si se freían primero en la estufa o se batían", dijo Sehmus Ozden, primer autor del artículo. Ozden es un antiguo investigador postdoctoral asociado al Centro de Materiales Complejos de Princeton y ahora es científico del Centro de Investigación Aramco. Aunque en las pruebas iniciales se utilizaron claras de huevo normales compradas en tiendas, Ozden dijo que otras proteínas similares disponibles en el mercado produjeron los mismos resultados.

"Los huevos son geniales porque todos podemos conectarnos a ellos y son fáciles de conseguir, pero hay que tener cuidado con competir contra el ciclo alimentario", dijo Arnold. Como otras proteínas también funcionaron, el material puede producirse potencialmente en grandes cantidades de forma relativamente barata y sin afectar al suministro de alimentos. Un próximo paso para los investigadores, señaló Ozden, es perfeccionar el proceso de fabricación para que pueda utilizarse en la purificación del agua a mayor escala.

Si se resuelve este reto, el material presenta importantes ventajas, ya que es barato de producir, eficiente energéticamente y muy eficaz. "El carbón activado es uno de los materiales más baratos utilizados para la purificación del agua. Comparamos nuestros resultados con los del carbón activado y es mucho mejor", afirma Ozden. En comparación con la ósmosis inversa, que requiere un importante aporte de energía y un exceso de agua para su funcionamiento, este proceso de filtración sólo requiere la gravedad para funcionar y no desperdicia agua.

Aunque Arnold considera que la pureza del agua es un "gran reto", no es la única aplicación potencial de este material. También está explorando otros usos relacionados con el almacenamiento de energía y el aislamiento.

En la investigación participaron los departamentos de ingeniería química y biológica y de geociencias de Princeton y de otros lugares. "Una cosa es fabricar algo en el laboratorio", dijo Arnold, "y otra cosa es entender por qué y cómo". Entre los colaboradores que ayudaron a responder a las preguntas del por qué y el cómo se encuentran los profesores Rodney Priestley y A. James Link, de ingeniería química y biológica, que ayudaron a identificar el mecanismo de transformación de las proteínas de la clara de huevo a nivel molecular. Los colegas de geociencias de Princeton colaboraron en las mediciones de la filtración del agua.

Susanna Monti, del Instituto de Química de Compuestos Organometálicos, y Valentina Tozzi, del Instituto Nanoscienze y la NEST-Scuola Normale Superiore, crearon las simulaciones teóricas que revelaron la transformación de las proteínas de la clara de huevo en el aerogel.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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