El ingenioso sistema para eliminar más del 98% de los nanoplásticos del agua en cuestión de segundos

La contaminación del agua es una de las mayores amenazas medioambientales y sanitarias en España, que se suman a la sequía de larga duración que sufren varias regiones del país. La culpa la tienen los microplásticos y nanoplásticos, diminutas partículas muy difíciles de detectar y eliminar que pueden tener graves consecuencias para la salud a medio y largo plazo. En los últimos años, numerosas investigaciones científicas han intentado encontrar soluciones al problema, como el ingenioso invento que elimina los microplásticos ideado por un joven de 22 años o los enjambres de microrrobots con imanes que también pueden retirar las bacterias presentes en el agua potable.

Los actuales sistemas de filtrado y depuración son insuficientes para hacer frente a la presencia de estas partículas insolubles, que no sólo son un peligro para la fauna de ríos y mares, sino que se han encontrado con preocupante concentración en el torrente sanguíneo humano y hasta en la leche materna. El último sistema para luchar contra esta 'plaga' invisible proviene de la Universidad de Missouri (EEUU), donde un equipo de investigadores ha creado una nueva solución líquida que elimina del agua más del 98% de los nanoplásticos, según un reciente estudio publicado en ACS Applied Engineering Materials.

"Nuestra estrategia utiliza una pequeña cantidad de disolvente de diseño para absorber partículas de plástico de un gran volumen de agua", explica en un comunicado de prensa Gary Baker, profesor asociado del Departamento de Química de la Universidad de Missouri y coautor del estudio. Así, la técnica no se basa en filtros, ondas acústicas o imanes, sino en un líquido fabricado con componentes naturales que 'recoge' las partículas plásticas y luego puede separarse fácilmente del agua sin dejar rastro.

La amenaza de los nanoplásticos

Las botellas, las bolsas y otros objetos de plástico dispersos en el ambiente, con el paso del tiempo y la acción de los propios elementos naturales acaba fragmentándose en partículas minúsculas conocidas como microplásticos y nanoplásticos, invisibles al ojo humano. Si los primeros varían de 0,1 a 100 micras (más delgados que un cabello humano), los nanoplásticos tienen un tamaño de entre 0,001 y 0,1 micras, sólo apreciables con un microscopio. 

A pesar de su reducido tamaño, su presencia en el cuerpo humano se ha vinculado a enfermedades cardiovasculares y respiratorias. Por eso es urgente encontrar maneras rentables y fáciles de utilizar para acabar con su presencia en las grandes masas de agua, donde se siguen acumulando sin control. 

Gary Baker observa una botella con la nueva solución líquida para eliminar nanoplásticos Universidad de Missouri Omicrono

"Los nanoplásticos pueden alterar los ecosistemas acuáticos y entrar en la cadena alimentaria, lo que supone un riesgo tanto para la fauna como para los seres humanos", afirma Piyuni Ishtaweera, que dirigió el estudio mientras obtenía su doctorado en nanoquímica y química de materiales en la Universidad de Missouri. 

El método consiste en utilizar un disolvente eutéctico repelente de agua (HDES, sus siglas en inglés) desarrollado en laboratorio. Al introducirlo en el líquido que se pretende limpiar, se queda flotando en la superficie, como si fuera aceite. Sin embargo, cuando se mezcla y se espera unos segundos a que se separe del agua, al emerger de nuevo a la superficie lo hace transportando los microplásticos en el interior de su estructura molecular.

Eficacia y seguridad

Con el fin de comprobar la eficacia del disolvente, el equipo probó diez mezclas distintas con cinco tamaños diferentes de nanoplásticos basados en poliestireno. Los resultados demostraron su viabilidad, superando a estudios similares anteriores, que en su mayoría se habían centrado en un único tamaño de partículas de plástico.

Para eliminar el disolvente una vez utilizado, los investigadores usaron una simple pipeta. Tras analizar el agua resultante, comprobaron que estaba completamente limpia de nanoplásticos (en más de un 98%) y era apta para el consumo humano.

Una botella en la que el disolvente se separa del agua Universidad de Missouri Omicrono

"Actualmente, no se conoce bien la capacidad de estos disolventes", advierte Baker. "En futuros trabajos, nos proponemos determinar su capacidad máxima. Además, exploraremos métodos para reciclar los disolventes, permitiendo su reutilización varias veces si es necesario". Así, el principal objetivo en próximos estudios pasa por estudiar cómo se puede ampliar el proceso para aplicarlo a masas de agua más grandes como lagos y, con el tiempo, incluso océanos.

Por su parte, Ishtaweera, destacó que este método es eficaz tanto en agua dulce como salada y que su uso es completamente seguro. "Estos disolventes están fabricados con componentes seguros y no tóxicos, y su capacidad para repeler el agua evita la contaminación adicional de las fuentes de agua, lo que los convierte en una solución altamente sostenible".

Otro método

El año pasado, investigadores del Instituto de Ciencia y Tecnología Daegu Gyeongbuk (DGIST) de Corea del Sur presentar un purificador capaz de eliminar casi la totalidad de los contaminantes del agua a una velocidad nunca antes vista. La novedad de este invento es que no solo elimina con eficacia los microplásticos presentes en el agua, sino que también acaba con los compuestos orgánicos volátiles (VOC, por sus siglas en inglés).

Tras sucesivas pruebas de laboratorio, los investigadores surcoreanos encontraron dos alternativas. Por un lado, el material como marco covalente de triazeno (CTF), con el que se puede eliminar los tintes orgánicos de las aguas residuales industriales. Y por otro, un filtro que era capaz de absorber la luz solar y convertir la energía en calor.

El grupo de investigadores del DGIST. DGIST Omicrono

La mejor solución fue evidente: combinar ambas tecnologías en una sola. Así surgió un purificador de agua cuyos resultados asombraron incluso a los propios investigadores: el nuevo prototipo fue capaz de eliminar más del 99,9% de los contaminantes en tan solo 10 segundos.

Además, la fabricación de esta nueva membrana fototérmica presenta un elevado índice de rechazo ante los compuestos orgánicos volátiles de hasta un 98%. La combinación de ambas tecnologías no solo ofrece unos resultados únicos en este sentido. También es capaz de eliminar con eficacia más del 99,9% de los derivados mixtos del fenol, gracias a su sistema de depuración sinérgica compuesto por absorción y membrana solar.