Un equipo de investigación liderado por la Universidad de Cádiz ha desarrollado una estructura cerámica que puede ayudar a descontaminar espacios acuáticos como ríos o lagos. Estos filtros son capaces de retirar metales pesados disueltos en agua y pueden emplearse en países con bajos recursos económicos.
Si te gusta la jardinería o simplemente has paseado por algún parque, probablemente conozcas las cintas: plantas de hojas muy alargadas de aspecto afilado, verdes y con franjas blancas. Son conocidas por ser especialmente fáciles de cuidar y reproducir, pero tienen otras ventajas respaldadas por la ciencia, como su capacidad de absorber compuestos gaseosos contaminantes del aire como el benceno, el formaldehído o el monóxido de carbono.
Éste es tan solo un ejemplo de cómo elementos de la naturaleza ‘purifican’ y limpian ambientes contaminados. Para aprovechar estas cualidades, que también poseen las arcillas, un equipo de investigación de la Universidad de Cádiz en colaboración con la Universidad Abdelmalek Essaâdi de Tetuán (Marruecos), ha diseñado unos filtros cilíndricos con el frontal en forma de panal de abeja del material y la porosidad adecuada para retener metales pesados contaminantes disueltos en el agua.
Esquema del dispositivo experimental empleado para la eliminación de metales pesados disueltos en agua.
En concreto, los científicos han desarrollado una estructura elaborada con arcillas abundantes en el norte de Marruecos que adsorbe el cadmio y plomo presente en entornos acuáticos contaminados, como ríos o lagos. Además, se trata de una propuesta:
- Barata.
- Accesible.
- Fácil de producir.
- Puede emplearse para descontaminar el agua en países con limitados recursos económicos.
Imagen de las arcillas empleadas y de los filtros monolíticos con forma de panal de abeja fabricados a partir de las mismas.
La novedad que proponen los investigadores es la combinación de dos arcillas para desarrollar un material cerámico tubular, llamado monolito y cuyo interior contiene unos 40 ó 50 canales por centímetro cuadrado (es decir, del tamaño de una aguja o alfiler) dispuestos paralelamente, proporcionando una sección exterior abierta que recuerda a los panales de las abejas. Este material puede emplearse como filtro en las corrientes de salida de agua de numerosas industrias, como el chapado de metales, minería, curtidurías, síntesis de fertilizantes, fabricación de papel, de baterías, de pesticidas, entre otras, que contaminan los espacios acuáticos naturales.
También es destacable que los filtros se obtienen mediante un procedimiento de extrusión -con un funcionamiento similar a las churreras- aplicado a la pasta de arcilla que se obtiene sólo mediante su mezcla con agua, esto es, sin la necesidad de añadir ningún reactivo químico. Antes de su utilización, el filtro debe conformarse mediante su calentamiento al aire a una temperatura de aproximadamente 400 ºC, muy inferior a la que se necesita para elaborar otros filtros cerámicos comerciales con formas similares.
Polvo y cerámica
Tradicionalmente, los adsorbentes se emplean en forma de polvo o de pellets (gránulos) de mejor manejo, pero tanto de una como de otra forma el material es muy difícil de recuperar cuando ya no funciona. La ventaja del filtro monolítico que se propone es que el agua contaminada circula a través de los canales del material donde la arcilla retiene los metales pesados. El diseño abierto del filtro permite tratar caudales elevados y, una vez agotado, el cartucho se podría sustituir con facilidad.
Máquina extrusora y boquillas empleadas para la fabricación de los filtros.
Tal y como señalan en su estudio, publicado en Environmental Technology & Innovation, los científicos emplean illita-esmectita y estevencita, dos minerales compuestos por silicatos, para elaborar los filtros monolíticos que llegan a retener hasta 1,2 miligramos de plomo y 4,6 miligramos de cadmio por gramo de arcilla.
De este modo, la propuesta de los investigadores demuestra que, incluso en la tierra que pisamos, pueden encontrarse materiales tan humildes como una planta o un sedimento terrestre con gran potencial para ayudar a mejorar el bienestar de los seres vivos. Tan solo hace falta una idea científica para que éstos limpien o ‘purifiquen’ entornos contaminados.
Más información en #CienciaDirecta: Diseñan filtros cerámicos con microcanales en forma de panal de abeja para eliminar metales pesados del agua
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