Los hormonas esteroides se han convertido en uno de los micropoluentes acuáticos más extendidos y preocupantes de nuestra época. Su presencia no solo representa un riesgo para la salud humana, sino que también causa desequilibrios ecológicos en los entornos acuáticos. Investigadores del Instituto Tecnológico de Karlsruhe (KIT) han llevado a cabo un estudio sobre la degradación de estas hormonas en un reactor de membrana electroquímica que utiliza membranas de nanotubos de carbono. Según los hallazgos, la adsorción de hormonas esteroides en los nanotubos de carbono no limita su posterior degradación. Los resultados de esta investigación han sido publicados en la prestigiosa revista Nature Communications.
Garantizar el acceso a agua limpia es uno de los desafíos más significativos que enfrenta la humanidad hoy en día. En las aguas residuales se encuentran diversas sustancias, tanto orgánicas como inorgánicas, que, aunque están presentes en concentraciones bajas, pueden resultar perjudiciales para la salud y el medio ambiente. Entre estos contaminantes, las sustancias que alteran el sistema endocrino, como las hormonas esteroides, son especialmente peligrosas. Estas sustancias, que se encuentran en productos farmacéuticos y anticonceptivos, son difíciles de detectar en el agua, pero su impacto en la salud humana y en el equilibrio ecológico puede ser devastador.
Avances en la Degradación de Micropoluentes
Las hormonas esteroides son prácticamente indetectables y no pueden ser eliminadas mediante los métodos convencionales de tratamiento de agua. En este contexto, la oxidación electroquímica (OE) se está consolidando como una técnica prometedora para su eliminación. Los sistemas de OE están compuestos por un ánodo y un cátodo conectados a una fuente de energía externa. Al variar la energía eléctrica en los electrodos, se produce la oxidación y degradación de los contaminantes en la superficie del ánodo. Esta técnica puede optimizarse aún más mediante el uso de reactores de membrana electroquímica (RME), donde una membrana conductora actúa como un electrodo de flujo, mejorando la transferencia de masa y facilitando el acceso de las moléculas reaccionantes a los sitios activos.
En colaboración con científicos de la Universidad de California, Los Ángeles, y de la Universidad Hebrea de Jerusalén, los investigadores del Instituto de Tecnología Avanzada de Membranas (IAMT) del KIT han avanzado en la comprensión de los mecanismos que operan en los RME. En un artículo publicado en el número especial de Water Treatment and Harvesting de Nature Communications, se investigó la degradación de micropoluentes hormonales en un RME con membranas de nanotubos de carbono. Los nanotubos de carbono (CNT), con diámetros en la escala nanométrica, poseen propiedades físicas y químicas únicas. Según Andrea Iris Schäfer, profesora de Ingeniería de Procesos de Agua y directora del IAMT en KIT, «su alta conductividad eléctrica permite una transferencia de electrones eficiente». Gracias a su nanostructura, los CNT tienen una superficie extremadamente grande, lo que les otorga un gran potencial para adsorber diversos compuestos orgánicos, facilitando así las reacciones electroquímicas posteriores.
En su investigación, los científicos emplearon métodos analíticos de vanguardia para examinar las complejas interacciones de adsorción y desorción, así como las reacciones electroquímicas y la formación de subproductos en un RME. «Descubrimos que la pre-adsorción de hormonas esteroides, es decir, su enriquecimiento en la superficie de los CNT, no limitó la posterior degradación de las hormonas», indicó el Dr. Siqi Liu, investigador postdoctoral del IAMT. «Atribuimos esto a una rápida adsorción y una efectiva transferencia de masa». El enfoque analítico del estudio permite identificar los factores que limitan la degradación de hormonas en diferentes condiciones. «Nuestro análisis explica algunos de los mecanismos subyacentes en los reactores de membrana electroquímica y proporciona información valiosa para mejorar las estrategias electroquímicas destinadas a eliminar micropoluentes del agua», concluyó Schäfer.
