Tratamiento del agua: los nanotubos capturan hormonas esteroideas
Eliminación de microcontaminantes en reactor electroquímico de membrana con membrana de nanotubos de carbono
Abastecer de agua limpia a la población de todo el mundo es uno de los mayores retos del presente y del futuro. Las aguas residuales contienen diversos microcontaminantes, es decir, sustancias orgánicas e inorgánicas que se presentan en bajas concentraciones pero que, sin embargo, tienen efectos nocivos para el ser humano y el medio ambiente. Los disruptores endocrinos, es decir, las sustancias que pueden afectar al sistema hormonal, como las hormonas esteroideas, suponen un riesgo especial. Éstas se utilizan mucho en medicamentos y anticonceptivos, entre otras cosas. Son difíciles de detectar en el agua, pero pueden alterar gravemente la salud humana y el equilibrio ecológico de las masas de agua.
La oxidación permite degradar los microcontaminantes
Las hormonas esteroideas no pueden detectarse ni eliminarse con los métodos convencionales de tratamiento del agua. La oxidación electroquímica (OE) se considera cada vez más un método avanzado: Los sistemas de OE constan de un ánodo y un cátodo, conectados a una fuente de energía externa. La energía eléctrica de los electrodos se modifica (modula), lo que provoca la oxidación en la superficie del ánodo y descompone las impurezas. Los reactores electroquímicos de membrana (REM) aprovechan aún mejor las posibilidades de la OE: una membrana conductora sirve de electrodo de paso, lo que mejora el transporte de sustancias. Además, las moléculas reaccionantes tienen pleno acceso a los puntos activos.
Los nanotubos de carbono tienen propiedades físicas y químicas únicas
Los investigadores del Instituto de Tecnología Avanzada de Membranas (IAMT) del KIT, junto con científicos de la Universidad de California en Los Ángeles y de la Universidad Hebrea de Jerusalén, han dilucidado ahora los mecanismos difíciles de entender en la REM: según informan los investigadores en el número especial "Water Treatment and Harvesting" de la revista Nature Communications, investigaron la degradación de microcontaminantes de hormonas esteroideas en una REM con una membrana de nanotubos de carbono. Los nanotubos de carbono (CNT) tienen diámetros del orden del nanómetro y poseen propiedades físicas y químicas únicas: "Su elevada conductividad permite una transferencia eficiente de electrones", explica Andrea Iris Schäfer, catedrática de Ingeniería de Procesos del Agua y directora del IAMT del KIT. "Gracias a su nanoestructura, los CNT tienen una superficie extraordinariamente grande y, por tanto, un enorme potencial para la adsorción de diversos compuestos orgánicos, lo que facilita las reacciones electroquímicas posteriores."
En su estudio, los investigadores utilizaron métodos analíticos de última generación para investigar la compleja interacción de la adsorción y la desorción, las reacciones electroquímicas y la formación de subproductos en un REM. "Descubrimos que la adsorción previa de hormonas esteroideas, es decir, su acumulación en la superficie del CNT, no restringe la posterior degradación de las hormonas", informa el Dr. Siqi Liu, postdoctorando en el IAMT. "Atribuimos este hecho a la rápida adsorción y al eficaz transporte de sustancias". El enfoque analítico del estudio también facilita la determinación de los factores que limitan la degradación de las hormonas y las condiciones cambiantes. "Nuestro estudio aclara algunos mecanismos fundamentales en los reactores electroquímicos de membrana y aporta valiosas ideas para el futuro desarrollo de estrategias electroquímicas para la eliminación de microcontaminantes en el agua", resume Schäfer.
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 Alemán se puede encontrar aquí.
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