El grafeno: solución a la falta de agua en el mundo

El nuevo filtro de Grafeno que podría solucionar la problemática de la falta de agua potable en el mundo

El óxido de grafeno es un material que podría ser un potencial candidato para ser utilizado en la construcción de filtros de agua salina y un grupo de investigadores ha encontrado la manera de que estos filtros sean capaces de tamizar o atrapar las sales comunes presentes en el agua de mar, lo que permitiría dar agua limpia a muchas comunidades carentes de esta en el mundo.

Un estudio realizado por científicos de la Universidad de Manchester ha permitido el descubrimiento de un posible uso del grafeno como agente permeabilizante del agua de mar, atrapando los iones de sal común presentes en ella. Teniéndose en cuenta los hallazgos de la investigación, se puede estimar que las membranas pudieran atrapar hasta el 97% del NaCl presente en el agua salada.

Estructura molecular del filtro de grafeno
Estructura molecular del filtro de grafeno tomada de
Pixabay/Kanijoman

Otro estudio publicado en la revista Nature se ha basado en el uso del óxido de grafeno como material para fabricar las membranas permeables desalinizadoras, ya que su estructura permitió determinar su gran permeabilidad de agua pero al mismo tiempo ser un material que posee una excelente propiedad de tamizado molecular.

El grafeno es un material bidimensional que consiste en una sola capa de átomos de carbono dispuestos en una estructura de panal lo que lo convierte en el material más fino que se haya creado. Sus propiedades incluyen alta resistencia y buena conductividad de calor y electricidad. El grafeno en su forma normal fue sugerido inicialmente como método para la exclusión iónica pero es difícil mantener la estabilidad del mismo, y por lo tanto no forma la uniformidad y la alta densidad necesaria para los poros de la membrana de exclusión lo cual haría difícil reproducirla a escala industrial.

Por su parte el óxido de grafeno “GO” por sus siglas en inglés, que puede ser sintetizado de una forma más sencilla mediante un proceso de oxidación del grafito, utilizando un método sintetizador denominado Método de Hummers  -que consiste en la adición de permanganato de Potasio, a una solución compuesta por Grafito, Nitrato de Sodio y ácido sulfúrico- ya había demostrado antes  del estudio su potencial para filtrar nanopartículas y cadenas largas de sales. Sin embargo no se había probado su uso para la retención o filtrado de sales comunes, que son las que abundan en el agua de mar y que requiere de tamices ultra-delgados, con alrededor de un tamaño de poro por el orden de los 9 Å.

El grupo investigativo de la Universidad de Manchester, logró estabilizar una membrana compuesta por “GO” que al ser sumergida en el agua salada tiene un menor porcentaje de hinchazón, es decir permea mejor el agua y hace un proceso de “atrapado de iones” los cuales se encuentran atrapados en una especie de concha molecular de moléculas de agua y que por acción del flujo mismo de esta agua a través del tamiz sufren un proceso de deshidratación quedando el agua “Pura” que pasa por el poro atómico del tamiz lo bastante limpia como para ser considerada apta para el consumo humano.

Video que explica las revolucionarias innovaciones de los filtrados con Membranas hechas a base de Grafeno

Con respecto a este significativo hallazgo uno de los miembros de la investigación, el Prof. Rahul Raavendran Nair afirma lo siguiente: “La realización de membranas con una escala atómica de tamaño de poro, es un paso significativo hacia la apertura de nuevas posibilidades que busquen mejorar las tecnologías de desalinización”.

Problemática mundial del Agua

La disminución de los recursos hídricos a nivel mundial por efectos del cambio climático es un problema latente que amenaza la existencia sostenible de la humanidad en sí, y en un informe de Las Naciones Unidas sobre el desarrollo hídrico en el mundo explica la situación como grave, y determina la influencia del vertido de desechos tóxicos y aguas residuales como un foco importante de la contaminación de 12.000 km3 de reservorios de agua dulce, que principalmente afectan a las comunidades con escasos recursos económicos que se ven expuestas al consumo de estas aguas contaminadas.

Problemática mundial del agua potable

Este desequilibro y alteración del desarrollo del ciclo hidrológico del agua en el planeta podría a mediados de este siglo mermar el acceso de agua potable en el peor de los casos a 7000 millones de personas en 68 países que actualmente se encuentran en vía de desarrollo. Esto ha obligado a muchos científicos a buscar alternativas que mantengan un desarrollo sostenible del mantenimiento de los acuíferos de agua dulce que solo representan el 2,53 % del agua presente en el planeta.

Y es que tal vez la clave este en aprovechar ese otro 97,5% de agua salada para satisfacer la demanda de la población actual. Y uno de los retos que tiene por delante esta investigación es la de combinar la eficiencia del filtrado molecular con óxido de grafeno y al mismo tiempo hacer que estos tamices sean lo suficientemente rentables para producirlos a escala industrial, y se plantean alternativas como la inclusión de grafeno puro en láminas “GO” que aumentan la hidrofobicidad del material y permite que esta fluya con mayor naturalidad haciendo que sea usado menos cantidad de este óxido y así reduciendo costos de producción.


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Propósito de los científicos

La meta de los científicos que realizan esta investigación y que encuadra perfectamente en los objetivos planteados por las Naciones Unidas para proteger los recursos hídricos del mundo, es la de permitir que esta tecnología sea accesible a los países y emplazamientos humanos menos desarrollados que no tienen acceso a la construcción de plantas desalinizadoras industriales y que al mismo tiempo son los más golpeados por la falta del recurso más valioso para la vida humana, el agua.

 

El grafeno: solución a la falta de agua en el mundo
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Estudiante de Ingeniería Química en la Universidad de Los Andes y gran apasionado por la ciencia.

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