Nanofiltración: eliminación eficaz del glifosato del agua
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Las membranas con poros nanométricos pueden filtrar del agua el herbicida glifosato y su producto de degradación AMPA. Su eficacia depende no sólo del tamaño y la carga de las moléculas, sino también de su hidratación: cuanto más gruesa sea la capa de agua, más difícil les resultará atravesar la membrana. Esto es lo que han descubierto investigadores del Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT). Sus hallazgos ayudarán a seguir mejorando la nanofiltración para abastecer de agua limpia a la población mundial. Resultados publicados en Nature Communications. (DOI: 10.1038/s41467-026-71492-y)
El agua es esencial para la vida y su contaminación perjudica al ser humano y al medio ambiente. Los herbicidas utilizados en la agricultura para controlar las malas hierbas plantean un reto especial. El herbicida más utilizado en el mundo es el glifosato. Los expertos difieren en su valoración de su uso, ya que los estudios indican posibles riesgos como un efecto cancerígeno en humanos, daños nerviosos y efectos sobre la biodiversidad. El glifosato puede entrar en el ciclo del agua tras su uso en jardines o en la agricultura. Se necesitan tecnologías de tratamiento eficaces para proteger los recursos hídricos.
Las membranas permiten el paso del agua y retienen los contaminantes
Investigadores del Instituto de Tecnología Avanzada de Membranas (IAMT) del KIT trabajan en materiales de membrana innovadores que permiten el paso del agua y retienen los contaminantes. En un nuevo estudio, han colaborado con investigadores de la Universidad del Ruhr de Bochum, la Universidad de Bohemia del Sur de České Budějovice (República Checa) y la Universidad de Łódź (Polonia) para investigar cómo eliminar el glifosato y el ácido aminometilfosfónico (AMPA) mediante membranas de nanofiltración. El AMPA se forma principalmente en el suelo como producto de degradación del glifosato. Tiene propiedades químicas similares, pero se retiene durante más tiempo.
La nanofiltración es un proceso impulsado por presión en el que los poros de las membranas miden apenas unos nanómetros. "Nuestras investigaciones demuestran que la eliminación de contaminantes como el glifosato depende no sólo del tamaño de las moléculas y de su carga, sino también en gran medida del medio acuático", afirma la profesora Andrea Iris Schäfer, del IAMT del KIT y autora correspondiente del estudio. "Este hallazgo nos ayuda a seguir mejorando la nanofiltración y, por tanto, a suministrar agua limpia y segura a personas de todo el mundo".
Las membranas de nanofiltración retienen los contaminantes de varias maneras: en primer lugar, funcionan como un tamiz. Las moléculas más grandes que los poros no pueden pasar. En segundo lugar, muchas membranas llevan cargas eléctricas y repelen los iones con la misma carga. En tercer lugar, las moléculas de agua suelen estar rodeadas por una envoltura de moléculas de agua adheridas. Esta hidratación influye en el tamaño de las moléculas en el agua y en su dificultad para atravesar la membrana.
Los valores de pH más altos se asocian a una mayor hidratación de las moléculas
"Pudimos demostrar que el valor de pH de la solución acuosa y la presión durante la nanofiltración influyen decisivamente en la eliminación del glifosato y el AMPA", afirma Phuong Bich Trinh, estudiante de doctorado del IAMT. Dependiendo del valor del pH, es decir, de lo ácida o básica que sea la solución, las moléculas pueden cargarse de forma diferente. A valores de pH más altos, la exclusión de carga adquiere mayor importancia. Esto también aumenta la hidratación de las moléculas, lo que facilita la eliminación del glifosato y el AMPA del agua. Sin embargo, una mayor presión puede hacer que la capa de hidratación se destruya parcialmente, lo que a su vez dificulta la eliminación.
Sin embargo, la capa de hidratación de las sustancias orgánicas es difícil de medir. Para sus investigaciones, los científicos de la Ruhr-Universität Bochum utilizaron la espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (espectroscopia FTIR), en la que la luz infrarroja interactúa con las vibraciones moleculares. Investigadores de la Universidad de Bohemia del Sur en Budweis y de la Universidad de Lodz complementaron los experimentos con simulaciones de dinámica molecular asistidas por ordenador. El estudio supone una importante contribución a la comprensión de los detalles moleculares en el proceso de filtración y ayuda a que las tecnologías de nanofiltración sean aún más eficaces y eficientes desde el punto de vista energético y económico en el futuro.
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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