Unos investigadores han desarrollado un método, adaptable a un uso a escala industrial, para producir nanopartículas de óxido de hierro, con una forma que recuerda a la de las flores, las cuales son capaces de extraer y degradar microplásticos provenientes de cosméticos en agua. El proceso supone un avance en las técnicas de descontaminación de agua para que estas sean más verdes y energéticamente eficientes.
El avance es obra de personal de investigación del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM), un centro del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) en España.
“Actualmente, en las plantas de tratamiento de residuos se usan procesos muy macro y muy costosos”, señala Álvaro Gallo-Córdova, investigador del ICMM y uno de los autores principales del trabajo. Es ahí donde esta investigación incide, al trabajar en la escala de los nanómetros (la millonésima parte de un milímetro) con procesos que son “mucho más eficientes”. “Nuestras partículas se producen por métodos verdes y, además, se pueden reutilizar”, apunta el científico.
Gallo-Córdova
“La forma es muy importante”, explica Gallo-Córdova al referirse a la forma de flores que tienen las nanopartículas de óxido de hierro diseñadas. El óxido de hierro es un material magnético y con un área superficial elevada que permite atrapar muchos agentes contaminantes de una vez. “Cuando este presenta la forma de nanoflores, tiene un comportamiento magnético cooperativo. Es decir, se trata de partículas con varios núcleos que cooperan para aumentar y mejorar sus propiedades magnéticas”, aclara el investigador.
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Imagen captada por microscopía electrónica de barrido donde se pueden ver las nanoflores de óxido de hierro sobre microplásticos. (Foto: ICMM / CSIC)
Una eliminación en dos etapas
La eliminación de los microplásticos con estas nanoflores se produce en dos etapas. Primero, estas se colocan sobre los microplásticos y se adhieren a ellos “en cuestión de cinco minutos”. “Con esto logramos que los microplásticos se vuelvan magnéticos, y con un imán los retiramos del agua”, señala Gallo-Córdova. “Esto ya es un avance importante, pero en nuestro grupo hemos querido ir más allá: eliminarlo completamente”, añade.
Una vez el microplástico está fuera del agua, lo hidrolizan (un proceso por el que las partículas del plástico se rompen en moléculas más pequeñas) y, después, con estas mismas nanoflores, producen radicales libres: “Esos radicales son especies muy reactivas que degradan los contaminantes orgánicos”, explica. “Lo que obtienes después del proceso es solo CO2 y agua”, describe el científico, que indica que, aunque en la actualidad el CO2 podría considerarse residuo, “este puede reutilizarse”.
Todo este proceso, además, se produce a bajas temperaturas: “las nanoflores se calientan en presencia de campos magnéticos alternos, y su calentamiento es suficiente para llevar a cabo la reacción de degradación de los contaminantes sin que tengamos que calentar el agua”. Esto tiene un doble ahorro energético: no se requiere calentar esa agua (actualmente estos procesos se desarrollan a 90 grados centígrados) y tampoco se necesita enfriarla después para devolverla a la naturaleza.
Eliminación contaminante
“Eliminamos un contaminante en un solo proceso, lo que es más rápido que los procesos actuales. A nivel industrial esto resulta bastante interesante”, celebra el investigador. “Estos hallazgos representan un avance notable”, agrega María del Puerto Morales, también investigadora del ICMM y coautora del estudio. “Hemos escalado la producción de estas nanopartículas a nivel de gramos y hemos reducido los costes a la mitad, por lo que una mayor escalabilidad industrial conllevará un mayor ahorro económico”, concluye.
Gallo-Córdova, Morales y sus colegas exponen los detalles técnicos de su innovador método en la revista académica Chemical Engineering Journal, bajo el título “Magnetic Harvesting and Degradation of Microplastics using Iron Oxide Nanoflowers prepared by a Scaled-up Procedure”. (Fuente: ICMM / CSIC)