Científicos de la UNLP desarrollan nanomateriales para eliminar contaminantes en el agua

En las últimas décadas, se registró un incremento creciente en la presencia de ciertos contaminantes emergentes en los efluentes de origen industrial. Se trata de un fenómeno preocupante en términos ambientales por su impacto negativo en los ecosistemas y, además, porque resultan difíciles de eliminar en las plantas de tratamiento convencionales debido a su complejidad y naturaleza química.

Frente a este desafío, un equipo de científicas de la Universidad Nacional de La Plata, desarrollan materiales basados en carbono y nitrógeno, que han demostrado tener capacidad para erradicar diferentes tipos de contaminantes del agua, entre ellos, los antibióticos y los colorantes.

Se trata de un grupo de trabajo del Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas (INIFTA), dependiente de la Facultad de Ciencias Exactas de UNLP y CONICET. El grupo NANOFOT está liderado por la Dra. Mónica Gonzalez y participan Mag. Laura Gomez Velazquez, Ing. Ada Montilla Saavedra, Dra. Paula Caregnato y Dra. María Laura Dell’Arciprete.

Entre los contaminantes más comunes y perjudiciales se encuentran los colorantes textiles diseñados para resistir al lavado de las prendas, el desgaste por el sol y el uso cotidiano. En la misma categoría, por su dificultad para ser eliminados, se encuentran los fármacos, que llegan al ambiente desde diferentes fuentes: aguas residuales municipales, excreción humana, descarte inapropiado de medicamentos vencidos y efluentes provenientes de la industria farmacéutica.

En recientes investigaciones se logró demostrar la presencia de diversos antibióticos y sus metabolitos en ríos urbanos, sedimentos, peces, y demás matrices ambientales en provincias de Argentina. Este triste ranking lo encabeza la cefalexina, ciprofloxacina y el sulfametoxazol.

Ambas familias de contaminantes, es decir, los colorantes y los antibióticos, pueden ser transportados, captados por otros organismos y depositados en biopelículas generando resistencia antimicrobiana. Por esta razón, existe una fuerte demanda de tecnologías que permitan eliminarlos y descontaminar las aguas.

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Laura Gómez Velázquez, quien está realizando su doctorado en la Facultad de Ciencias Exactas (área Química) explicó: “una de las alternativas para hacerle frente a esta problemática son los procesos de oxidación avanzada (POAs). Los POAs son métodos que generan especies muy reactivas capaces de reaccionar con los contaminantes. Algunos de estos procesos requieren radiación ultravioleta o visible, mientras que otros requieren el uso de compuestos químicos como ozono o agua oxigenada, o procesos eléctricos.”

En particular, la técnica conocida como fotocatálisis requiere de un material sólido semiconductor (fotocatalizador) en contacto con el contaminante que, al ser iluminado con luz apropiada, permite generar especies químicas muy reactivas capaces de iniciar la degradación del contaminante.

 “La investigación que realizamos consiste en diseñar y optimizar un fotocatalizador para llevar a cabo este proceso. Se eligieron los nitruros de carbono (CN) por ser materiales de bajo costo, por presentar baja toxicidad, estabilidad y con una estructura electrónica que les permite activarse con la luz visible con el objetivo de utilizar radiación solar”.

“En nuestro trabajo de investigación obtuvimos muestras en polvo de CN a partir de diferentes precursores que tienen en su base estructuras de carbono-nitrógeno como melamina, diciandiamida, ácido barbitúrico y urea. Estos CN son de tamaño nanométrico en forma de espigas, y hemos demostrados que son fotoactivos con luz visible”, agregó la doctoranda en la facultad de Ciencias Exactas Ada Montilla Saavedra.

Los estudios demostraron que los nitruros de carbono obtenidos a partir de urea, un precursor accesible y económico, tienen un buen rendimiento en las pruebas de degradación de colorantes en agua. 

Las propiedades de estos materiales pueden mejorarse, mediante la incorporación de metales biocompatibles como el hierro, cobre y zinc o inmovilización sobre materiales porosos no tóxicos como sílica y alúmina, para aumentar el área de contacto entre los contaminantes y los CN.

Por otro lado, dependiendo del avance de los estudios y resultados alcanzados, se propondrá un método alternativo que permita complementar los tratamientos convencionales antes de la descarga en aguas naturales.

Es de destacar que tanto los fotocatalizadores como los soportes sugeridos son materiales no tóxicos, por lo tanto, el sistema es ecológicamente amigable.

“En resumen –concluyó Montilla Saavedra -nuestras investigaciones se centran en desarrollar materiales activables por luz solar para el tratamiento de aguas residuales contaminadas proponiendo alternativas de bajo costo económico, energético y ambiental”.