CientÃficos de la Universidad de Stanford han inventado un polvo reciclable de bajo coste que mata miles de bacterias transmitidas por el agua por segundo cuando se expone a la luz solar ordinaria, según publican en la revista 'Nature Water'.
El descubrimiento de este desinfectante ultrarrápido podrÃa suponer un avance significativo para casi el 30% de la población mundial que no tiene acceso a agua potable segura, según los investigadores. Al menos 2.000 millones de personas en todo el mundo beben habitualmente agua contaminada con microbios patógenos.
"Las enfermedades transmitidas por el agua son responsables de 2 millones de muertes al año, la mayorÃa en niños menores de 5 años --afirma el coautor principal del estudio, Tong Wu, antiguo becario postdoctoral de Ciencia e IngenierÃa de Materiales (MSE) en la Escuela de IngenierÃa de Stanford--. Creemos que nuestra novedosa tecnologÃa facilitará cambios revolucionarios en la desinfección del agua e inspirará más innovaciones en este apasionante campo interdisciplinar".
Las tecnologÃas convencionales de tratamiento del agua incluyen productos quÃmicos, que pueden producir subproductos tóxicos, y luz ultravioleta, que tarda un tiempo relativamente largo en desinfectar y requiere una fuente de electricidad.
El nuevo desinfectante desarrollado en Stanford es un polvo metálico inocuo que actúa absorbiendo tanto la luz ultravioleta como la luz visible de alta energÃa procedente del sol. El polvo consiste en escamas nanométricas de óxido de aluminio, sulfuro de molibdeno, cobre y óxido de hierro.
"Sólo hemos utilizado una cantidad Ãnfima de estos materiales -- explica el autor principal, Yi Cui, catedrático fundador de Fortinet de MSE y de Ciencia e IngenierÃa de la EnergÃa en la Escuela Doerr de Sostenibilidad de Stanford--. Los materiales son baratos y bastante abundantes. La innovación clave es que, cuando se sumergen en agua, funcionan todos juntos".
Tras absorber los fotones del sol, el catalizador de sulfuro de molibdeno y cobre funciona como un semiconductor/unión metálica, permitiendo que los fotones desprendan electrones.
Los electrones liberados reaccionan entonces con el agua circundante, generando peróxido de hidrógeno y radicales hidroxilo, una de las formas biológicamente más destructivas del oxÃgeno. Las sustancias quÃmicas recién formadas matan rápidamente a las bacterias al dañar gravemente sus membranas celulares.
Para el estudio, el equipo de Stanford utilizó un vaso de 200 mililitros de agua a temperatura ambiente contaminada con aproximadamente un millón de bacterias 'E. coli' por ml.
"Agitamos el polvo en el agua contaminada --explica Bofei Liu, coautor del estudio y antiguo becario del MSE--. Luego realizamos la prueba de desinfección en el campus de Stanford con luz solar real, y en 60 segundos no se detectaron bacterias vivas".
Los nanofolios pulverulentos pueden desplazarse rápidamente, entrar en contacto fÃsico con muchas bacterias y matarlas con rapidez, añade.
Los subproductos quÃmicos generados por la luz solar también se disipan rápidamente. "La vida útil del peróxido de hidrógeno y los radicales hidroxilos es muy corta --señala Cui--. Si no encuentran inmediatamente bacterias a las que oxidar, los productos quÃmicos se descomponen en agua y oxÃgeno y se desechan en cuestión de segundos. Asà que se puede beber el agua enseguida".
El polvo no tóxico también es reciclable. El óxido de hierro permite retirar las nanoesferas del agua con un imán corriente. En el estudio, los investigadores utilizaron el magnetismo para recoger el mismo polvo 30 veces para tratar 30 muestras diferentes de agua contaminada.
"Para excursionistas y mochileros, podrÃa imaginarse llevar una pequeña cantidad de polvo y un pequeño imán --comenta Cui--. Durante el dÃa se pone el polvo en agua, se agita un poco bajo la luz del sol y en un minuto se tiene agua potable. Con el imán sacas las partÃculas para usarlas después".
El polvo también podrÃa ser útil en plantas de tratamiento de aguas residuales que actualmente utilizan lámparas UV para desinfectar el agua tratada, añadió.
"Durante el dÃa, la planta puede utilizar la luz solar visible, que funcionarÃa mucho más rápido que los rayos UV y probablemente ahorrarÃa energÃa --señala Cui--. Los nanoflakes son bastante fáciles de fabricar y se pueden ampliar rápidamente por toneladas".
