Cómo las nanopartículas magnéticas eliminan las sustancias «eternas» del agua
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Los PFAS —las llamadas «sustancias químicas eternas»— son difíciles de eliminar de numerosos productos cotidianos e industriales. Al mismo tiempo, se cuentan entre los contaminantes más problemáticos de nuestro tiempo: son extremadamente persistentes, se acumulan en el medio ambiente y en los organismos, y son muy difíciles de eliminar del agua. Un equipo de investigación de la Universidad Friedrich-Alexander de Erlangen-Núremberg (FAU), del Hospital Universitario de Erlangen y de la Oficina Estatal de Baviera para la Salud y la seguridad alimentaria, dirigido por el Prof. Dr. Marcus Halik, de la Cátedra de Materiales Poliméricos de la FAU, ha desarrollado un procedimiento que elimina de forma eficaz los PFAS del agua mediante nanopartículas magnéticas funcionalizadas.
Para ello, Johannes Voß y Linda Rockmann, del equipo de Halik, desarrollaron nanopartículas de óxido de hierro funcionalizadas con un comportamiento magnético especial, cuya superficie se adaptó específicamente para que pudieran unir diferentes PFAS. Una vez unidas a las partículas de óxido de hierro —es decir, de óxido—, los PFAS pueden eliminarse fácilmente del agua con un imán. Para ello, los científicos y científicas han adoptado un enfoque amplio: en lugar de centrarse en compuestos PFAS concretos, querían crear una solución versátil capaz de abarcar el mayor número posible de sustancias de esta variada clase de compuestos, es decir, nanopartículas magnéticas que puedan adaptarse de forma específica a los distintos requisitos del tratamiento del agua.
El microplástico omnipresente en el punto de mira
El nuevo estudio del equipo de Halik amplía las posibilidades de aplicación de la purificación magnética del agua a otra clase de contaminantes de gran relevancia. Los científicos han podido demostrar por primera vez que el principio subyacente no solo se puede aplicar a moléculas individuales de PFAS, sino también a los microplásticos que contienen flúor. Los microplásticos que contienen flúor se generan, por ejemplo, como residuo de la abrasión al lavar ropa técnica o están presentes en los cosméticos.
La ventaja decisiva de esta tecnología radica en la química superficial de las partículas, diseñada a medida. Dependiendo de su funcionalización, las partículas de óxido de hierro presentan diferentes propiedades: el material utilizado en el estudio elimina de forma fiable un amplio espectro de PFAS incluso de muestras de agua contaminadas con diversas sustancias y organismos, como el agua de lavado o el agua de río. Otras nanopartículas de óxido de hierro con las que trabajó el equipo de Halik pueden regenerarse tras la separación magnética y reutilizarse varias veces. Además, las partículas de óxido de hierro son técnicamente escalables y no son tóxicas.
«De este modo, nuestra tecnología abarca desde contaminantes moleculares hasta partículas microscópicas y pone de relieve el potencial de las nanopartículas de óxido de hierro funcionalizadas como plataforma versátil y sostenible para el tratamiento del agua, incluidas las muestras de agua con contaminación compleja», explica el profesor Halik.
Éxito también en condiciones reales
Para los investigadores fue especialmente importante demostrar que el procedimiento también funciona fuera del laboratorio. Por ello, el equipo probó la tecnología en una fuente de agua potable realmente contaminada, en agua de río, en aguas de lavado procedentes de la descontaminación de suelos y en aguas de lavado de textiles para actividades al aire libre. De este modo, se logró reducir las concentraciones de PFAS de una fuente de agua potable contaminada en un 87 % y situarse por debajo del nuevo límite máximo vigente en Alemania de 100 nanogramos por litro. Además, también se logró eliminar con éxito del agua, mediante medios magnéticos, los microplásticos que contenían flúor.
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