Nuevo hidrogel extrae microplásticos del agua
Investigadores del Instituto Indio de Ciencias (IISc) han diseñado un hidrogel sostenible para eliminar del agua microplásticos, un contaminante emergente en todo el mundo.
El material tiene una red de polÃmeros entrelazados única que puede unir los contaminantes y degradarlos mediante irradiación de luz ultravioleta. La investigación se publica en la revista Nanoscale.
Estos pequeños desechos de plástico pueden ingresar a nuestro cuerpo a través del agua que bebemos y aumentar el riesgo de enfermedades.
También son un peligro para el medio ambiente; Se encuentran incluso en áreas remotas como casquetes polares y fosas oceánicas profundas, y ponen en peligro las formas de vida acuáticas y terrestres.
Los cientÃficos han intentado anteriormente utilizar membranas filtrantes para eliminar los microplásticos. Sin embargo, las membranas pueden obstruirse con estas diminutas partÃculas, haciéndolas insostenibles. En cambio, el equipo del IISc dirigido por Suryasarathi Bose, profesor del Departamento de IngenierÃa de Materiales, decidió recurrir a los hidrogeles 3D.
El novedoso hidrogel desarrollado por el equipo consta de tres capas de polÃmeros diferentes (quitosano, alcohol polivinÃlico y polianilina) entrelazadas, formando una arquitectura de red de polÃmeros interpenetrantes (IPN). El equipo infundió en esta matriz nanoclusters de un material llamado polioxometalato sustituto de cobre (Cu-POM).
Estos nanocúmulos son catalizadores que pueden utilizar luz ultravioleta para degradar los microplásticos. La combinación de polÃmeros y nanocúmulos dio como resultado un hidrogel fuerte con la capacidad de adsorber y degradar grandes cantidades de microplásticos.
La mayorÃa de los microplásticos son producto de la descomposición incompleta de los plásticos y fibras domésticos. Para imitar esto en el laboratorio, el equipo trituró tapas de contenedores de alimentos y otros productos plásticos de uso diario para crear dos de los microplásticos más comunes que existen en la naturaleza: cloruro de polivinilo y polipropileno.
"Junto con el tratamiento o la eliminación de microplásticos, otro problema importante es la detección. Como se trata de partÃculas muy pequeñas, no se pueden ver a simple vista", explica Soumi Dutta, primer autor del estudio y becario postdoctoral nacional SERB en el Departamento de IngenierÃa de Materiales.
Para resolver este problema, los investigadores agregaron un tinte fluorescente a los microplásticos para rastrear cuánto absorbÃa y degradaba el hidrogel en diferentes condiciones. "Comprobamos la eliminación de microplásticos a diferentes niveles de pH del agua, diferentes temperaturas y diferentes concentraciones de microplásticos", explica Dutta.
Se descubrió que el hidrogel era muy eficiente: podÃa eliminar aproximadamente el 95 % y el 93 % de los dos tipos diferentes de microplásticos en agua a un pH casi neutro (alredor del 6,5). El equipo también llevó a cabo varios experimentos para comprobar la durabilidad y resistencia del material. Descubrieron que la combinación de los tres polÃmeros lo hacÃa estable a diversas temperaturas.
"QuerÃamos crear un material que fuera más sostenible y que pudiera usarse repetitivamente", explica Bose. El hidrogel podrÃa durar hasta cinco ciclos de eliminación de microplásticos sin una pérdida significativa de eficacia. Lo que es más, señala Bose, es que una vez que haya dejado de usarse, el hidrogel puede reutilizarse en nanomateriales de carbono que pueden eliminar metales pesados como el cromo hexavalente del agua contaminada.
En el futuro, los investigadores planean trabajar con colaboradores para desarrollar un dispositivo que pueda implementarse a gran escala para ayudar a limpiar microplásticos de diversas fuentes de agua.
