A medida que más vías fluviales luchan con las flores de algas y la contaminación causada por los minerales de la escorrentía agrícola y los procesos de fabricación industrial, están surgiendo nuevos métodos para eliminar contaminantes como el fosfato, el cobre y el zinc.
Si bien existen soluciones, tienden a ser costosas y pueden usarse solo una vez. Pero una esponja especializada creada por investigadores de la Universidad de Northwestern que trabaja para sorber contaminantes y luego liberarlos según lo desee, puede presentar una solución reutilizable y de bajo costo.
La esponja, recubierta de nanopartículas que tienen afinidad por los contaminantes, puede recolectar metales como zinc y cobre, así como fosfato, y en iteraciones anteriores ha sacado con éxito el plomo del agua, y los microplásticos y el aceite de lagos y océanos. Luego libera estos valiosos recursos cuando está expuesto a diferentes ph.
En un artículo que se publicará el 5 de febrero en la revista American Chemical Society Journalment Science & Know-how Water, los investigadores definen un método para adaptar su plataforma a contaminantes específicos de Chicago y luego liberarlos selectivamente, dando recursos que generalmente deben extraerse con un potencial para un potencial para un Segunda vida.
«La tecnología se puede utilizar como un sorbente common o ‘atrapar todo’, o se puede adaptar a ciertos grupos de contaminantes como metales, plásticos o nutrientes», dijo el investigador principal Vinayak Dravid.
Dravid es el profesor de ciencia e ingeniería de materiales de Abraham Harris en la Escuela de Ingeniería McCormick de Northwestern y una afiliada de la facultad del Instituto de Sostenibilidad y Energía Paula M. Trienens. También es el Director Fundador del Centro de Caracterización Atómica y Nanocala de la Universidad Northwestern (Nuance), así como el recurso experimental de nanotecnología blanda e híbrida (Shyne), y también sirve como Director Asociado de Programas Globales en el Instituto Internacional de Nanotecnología.
¿Qué pasa con la esponja?
En su primera iteración, la plataforma de esponja estaba hecha de poliuretano y cubierta con una sustancia que atraía el aceite y repelía agua. La versión más nueva es una esponja de celulosa altamente hidrofílica (amante del agua) recubierta con partículas adaptadas a otros contaminantes. La plataforma de esponja funciona de manera tan efectiva debido a sus poros, proporcionando mucha superficie donde los contaminantes pueden unir.
Dravid a veces se ha referido a la tecnología como una «navaja suiza» gracias a su versatilidad y capacidad de ser utilizados una y otra vez. Fundó NU Startup Coral Improvements (anteriormente MFNS-Tech) para comenzar el proceso de comercialización de la tecnología basada en la esponja para la remediación ambiental.
Un uno de un solo P (H) Unch
El fabricante de equipos de tratamiento de aguas pluviales Stormtrap, LLC se enteró de la plataforma y se acercó al equipo, preguntando sobre tres contaminantes específicos que impactaron en gran medida en Chicago. Con la esperanza de agregar materiales absorbentes a su cartera, los representantes de Stormtrap preguntaron si Dravid podría obtener la concentración de contaminantes a cantidades imposibles de rastrear.
La Agencia de Protección Ambiental establece niveles para minerales basados en la salud humana que en momentos son más altas que la cantidad considerada a salvo desde una perspectiva ambiental, generalmente estableciendo límites de agua potable en el rango de piezas por millón al prevenir las flores de las algas y otros impactos ambientales requerirían mucho más pequeños. concentraciones.
Desarrollar la plataforma para capturar cobre, zinc y fosfato fue relativamente fácil, pero luego, Kelly Matuszewski, un Ph.D. El estudiante del grupo Dravid y el primer autor del periódico tuvo la tarea de determinar un método para recuperar los recursos. A medida que se agotan las tiendas de fosfato y metales en las minas, este segundo paso se está volviendo crítico.
«No podemos seguir enjuagando estos minerales por el inodoro», dijo Matuszewski. «Necesitamos entender cómo interactúan y encontrar formas de utilizarlos realmente».
Matuszewski descubrió que al bajar el pH, los metales salen de la esponja. Una vez que se eliminan el cobre y el zinc, se eleva el pH, momento en el cual el fosfato sale de la esponja. Descubrió que incluso después de cinco ciclos de recolección y eliminación de minerales, la esponja funcionaba igual de bien, y pudo entregar agua con cantidades imposibles de contaminantes.
Matuszewski es finalista en el Foundher Highlight, una competencia por las mujeres científicas de la carrera temprana facilitada por el laboratorio de Inqbation Querrey Northwestern. Lanzará el 5 de marzo a la Junta de Mujeres del Noroeste, compitiendo contra otros siete investigadores.
Llevándolo a la tormenta desagües
La asociación con Stormtrap, LLC ha permitido al equipo evaluar la efectividad de la tecnología y pasar rápidamente del laboratorio a la industria. El uso de la plataforma en escenarios de la vida actual será un siguiente paso importante, ya que Matuszewski estaba trabajando en un entorno controlado en el que cada contaminante tenía la misma concentración relativa. La siguiente fase les ayudará a determinar la cantidad de minerales que una esponja puede contener y les permitirá asociarse con otros investigadores del noroeste que trabajan para crear vías fluviales más limpias.
El documento fue financiado por Trienens y Stormtrap y se basa en el trabajo relacionado con el motor de innovación del agua Nice Lakes respaldado por la Nationwide Science Basis (número de subvención ITE-2315268).
Vinayak Dravid y Northwestern tienen intereses financieros (acciones, regalías) en innovaciones de coral.
