Los contaminantes emergentes, como los microplásticos, aceites, colorantes y productos farmacéuticos, representan un desafío significativo para la salud humana y el medio ambiente. Estos compuestos, que provienen de actividades humanas, se encuentran comúnmente en las aguas residuales, y su eliminación constituye un reto científico y tecnológico. En este contexto, un estudio reciente liderado por la Universidad de Barcelona propone una estrategia innovadora basada en el uso de partículas de naturaleza superhidrofóbica para degradar contaminantes difíciles de eliminar del agua.
La investigación, realizada por los investigadores Oriol Rius-Ayra y Núria Llorca-Isern del Grupo de Investigación en Caracterización y Procesos en Ciencia de Materiales (CPCM), se ha publicado en el Journal of Environmental Chemical Engineering. Los resultados de este estudio abren nuevas posibilidades en el diseño de materiales superhidrofóbicos con propiedades multifuncionales para eliminar contaminantes persistentes, un objetivo que se enmarca en las líneas de investigación del grupo.
Retos en la gestión del agua y los contaminantes
Asegurar la disponibilidad de agua y una gestión sostenible de los recursos hídricos es uno de los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) adoptados por las Naciones Unidas para el período 2015-2030. Sin embargo, gran parte de las aguas residuales generadas por actividades humanas se descargan en ríos o mares sin eliminar los contaminantes. Este contexto subraya la necesidad urgente de desarrollar tecnologías efectivas para el tratamiento de aguas.
El estudio destaca las propiedades multifuncionales de las partículas superhidrofóbicas para eliminar y degradar varios contaminantes en el agua. La superhidrofobicidad, una característica presente en algunos animales y plantas, reduce o elimina el contacto superficial con las moléculas de agua. Según Rius-Ayra, «el uso de materiales superhidrofóbicos es una estrategia efectiva para combatir la contaminación ambiental». Años atrás, se intentó imitar esta propiedad de la naturaleza, como se observa en la flor de loto, pero la investigación ha avanzado hacia el diseño de nuevos materiales con diversas aplicaciones.
En el marco de este estudio, el equipo desarrolló partículas tipo Janus, que poseen dos caras con diferentes composiciones químicas. Esta característica les confiere propiedades multifuncionales para eliminar tres tipos distintos de contaminantes: disolventes orgánicos, colorantes estables y microplásticos. Llorca-Isern explica que «la capacidad de las partículas para tener dos dominios claramente diferenciados les permite actuar de manera diferente en función del tipo de contaminante».
En la fabricación de estos materiales superhidrofóbicos, se forma primero una aleación, en un proceso que consume mucha energía, para obtener materiales químicamente activos que son difíciles de conseguir de otro modo. La segunda etapa implica la funcionalización de la superficie para otorgar las nuevas propiedades superhidrofóbicas. Llorca-Isern señala que «la etapa más compleja es la funcionalización, ya que requiere de una reacción química en la superficie con estructuras de dimensiones micro y nano». Además, se busca evitar el uso de compuestos fluorados, que suelen ser tóxicos, dirigiendo la investigación hacia el uso de compuestos más sostenibles de origen natural.
El futuro del desarrollo de estos materiales podría ampliarse con la posibilidad de combinar diferentes composiciones químicas en un solo material, lo que ampliaría aún más el campo de aplicación de estos innovadores medios de tratamiento para la contaminación del agua.
