El conocimiento de la composición química de este residuo permitirá determinar su potencial de reaprovechamiento en la sociedad, aplicado a la bioconstrucción o la mineralización de suelos.

Imágenes de SEM de la lava de menor a mayor aumento, en escalas que van de micras a nanómetros.

La erupción del volcán Cumbre Vieja de la Palma expulsó más de 159 millones de metros de cúbicos de lava. Con el objetivo de determinar un nuevo uso de este material, un grupo de investigadores del Instituto de Micro y Nanotecnología (IMN) del CSIC han llevado a cabo un análisis mediante técnicas de microscopía electrónica (Scanning Electron Microscopy) y difracción de rayos X (X Ray Diffraction) para obtener la morfología y composición química de la lava; haciendo una diferenciación de elementos y cuantificando su presencia.

En el Laboratorio de Micro y Nanofabricación – MiNa (certificación ISO 9001), la muestra ha sido procesada con dos de las tecnologías más punteras disponibles en el Instituto de Micro y Nanotecnología: el microscopio electrónico de barrio FEI Verios 460 (SEM) y el difractómetro de Rayos X de Bruker D8 Discover (XRD).

Con el SEM y mediante espectroscopia dispersiva de energía de rayos X (EDX), se han identificado y cuantificado (de mayor a menor presencia) los elementos químicos (átomos de una misma clase) presentes en la lava.

• Oxígeno (O) 42%
• Silicio (Sí) 16%
• Hierro (Fe) 9%
• Carbono (C) 7%
• Calcio (Ca) 7%
• Aluminio (Al) 7%
• Sodio (Na) 5%
• Magnesio (Mg) 3%
• Titanio (Ti) 2%
• Potasio (K) 1%

En un segundo análisis, la lava fue triturada para, mediante difracción de rayos X del polvo, obtener información de las fases cristalinas e identificar los compuestos químicos presentes, entre los que de manera preliminar destacan: diópsidos, augitas, forasteritas y perovskitas.

El IMN cuenta con el microscopio electrónico de barrido FEI Verios 460, uno de los más potentes de Europa, utilizado normalmente para el análisis de óxidos, metales y polímeros en escalas micro y nanométricas. En esta ocasión, el análisis de esta roca volcánica ha sido una novedad. “Este microscopio es tan avanzado que, pese a ser la muestra aislante, no precisa de ningún tratamiento adicional pudiendo obtener información morfológica a escala micro y nanométrica sin el recubrimiento de oro que hasta ahora se necesitaba depositar en muestras aislantes en microscopios convencionales explica Raquel Álvaro, técnica del SEM del IMN. Esto ha permitido eliminar los efectos de carga y observar la lava a escala nanométrica:

Los resultados del estudio, liderado por el investigador José L. Costa-Krämer, determinan y contribuyen al posible reaprovechamiento de material volcánico (lava y ceniza) en aplicaciones reales, como es el caso de la empresa Red Verde, dedicada a la fabricación de materiales ecológicos para la bioconstrucción, o TheKSFactory, centrada en la reutilización de residuos minerales, forestales y marinos en la construcción, la industria y la náutica. “Se trata de una colaboración espontánea, fruto de mi unión con la isla en participaciones anteriores como en el proyecto Sailing Living Lab o trabajos de robótica submarina. Estos se realizan con drones submarinos fabricados en España (NIDO robotics) y con una empresa andaluza (Andalú-Sea) tanto en Canarias como en la costa andaluza, dónde originalmente tratamos de localizar, caracterizar y reciclar materiales biológicos para su uso en la construcción u otras aplicaciones, como en el caso del alga roja invasora (proyecto ECO2-ALGAE)”, explica el investigador José L. Costa-Krämer. Además, “el Cabildo Insular de la Palma ya está en colaboración con otros centros del CSIC como el Instituto Geológico y Minero de España, el Instituto de Geociencias y el Instituto Español de Oceanografía, así cómo la ONG Geólogos del Mundo, trabajando en diferentes aspectos de los posibles usos de la lava volcánica. Me parecía importante empezar con una caracterización físico química usando las tecnologías del instituto como primer paso a un posible reaprovechamiento”, concreta el investigador.

Los resultados obtenidos con la caracterización en la micro y nano escala de la lava del volcán de Cumbre Vieja son complementarios a las técnicas de petrografía que usan los geólogos; poniendo así en valor la nanotecnología como eje transversal útil en todos los campos de la ciencia.