Agua potable con grafeno

Una membrana de grafeno podría ser la solución para desalinizar agua de mar y abastecer de agua potable y para regadío a amplias zonas del planeta
filtros de grafeno
Recreación de una membrana de grafeno

El grafeno es, hoy por hoy, la gran promesa. Sus características, de resistencia a la tensión, de conductividad eléctrica o de flexibilidad, entre otras muchas, lo convierten en la promesa en mayúsculas, algo en lo que están de acuerdo investigadores, grandes compañías e ingenieros de todo el mundo. Desde que fuera descubierto en 2004, el número de aplicaciones, así como el de patentes, de este material constituido por una única capa de átomos de carbono, no han dejado de crecer. Tanto que son muchos los que piensan que va a ser el material básico en ámbitos tan diversos como la informática, el sector energético o la medicina.

Entre el alud de aplicaciones y patentes alrededor del grafeno que se solicitan cada año (China encabeza la lista con cerca de 2.500 patentes en solo diez años), se está haciendo un lugar su uso como nuevo material para la fabricación de membranas. Y, entre estas, las destinadas a filtrar aguas, bien sean residuales u obtenida del mar, para conseguir una nueva fuente de agua potable tanto para consumo de boca como para regadío.

De acuerdo con datos publicados por la Organización Mundial de la Salud (OMS), en 2025 el 14% de la población mundial no tendrá acceso a agua potable. La cifra, que podría variar al alza en función de cómo evolucione el cambio climático, significa que millones de personas van a verse forzadas a emigrar debido a la escasez de agua y que miles de hectáreas de terrenos cultivables van a perderse por esta misma razón. Los filtros de grafeno desarrollados por investigadores de la Universidad de Manchester, en Reino Unido, apuntan una posible solución.

El filtro

El novedoso conseguido por los investigadores británicos se basa en una “reacción química de oxidación simple” que permite la obtención de óxido de grafeno, según cuentan en un artículo publicado recientemente en la revista Nature Nanotechnology. El nuevo material conserva las características propias del grafeno y añade dos innovaciones relevantes: por un lado, convenientemente aplicado sobre un sustrato poroso, el nuevo material tiene la capacidad de retener moléculas del tamaño de la sal común; por el otro, puede aplicarse como si se tratara de una tinta.

De este modo, las membranas de óxido de grafeno amplían su capacidad de filtro de las nanopartículas más pequeñas a moléculas orgánicas, de mayor tamaño, y ahora a sales grandes, como lo son las que se encuentran diluidas en agua de mar. Para filtrar sales comunes, que requieren filtros con orificios aún más diminutos.

En esencia, lo que han venido a demostrar los investigadores es que pueden controlar el tamaño de los poros de la membrana y de este modo desalinizar el agua.

Queda ahora por ver si la metodología empleada puede llevarse del laboratorio a su aplicación en forma de membrana industrial. Los prototipos desarrollados hasta la fecha, señalan los investigadores, no solo prevén este paso sino su consecución a unos costes “más que razonables”, aspecto imprescindible para su completa implementación.

Nuevos filtros, nuevos materiales

El uso de filtros en la industria alimentaria es algo común. Se requieren para la elaboración de alimentos líquidos, así como para zumos, caldos o bebidas refrescantes, entre otras muchas aplicaciones. También se usan para separar líquidos de sólidos. Y, por supuesto, se emplean para garantizar que el agua que contienen esos y otros alimentos cumple con los estándares de seguridad y calidad alimentarias.

Como es fácil de imaginar, los hay de todo tamaño y aplicación, así como basados en distintas técnicas físicas o físico-químicas. Puede haberlos de malla, de arena, de anillas o manuales. Con mayor o menor tamaño de poro o densidad de poros en su superficie. El caso es filtrar hasta lograr el producto deseado. Y es en este punto donde la innovación juega su papel.

Nadie sabe que va a ocurrir con el grafeno o si todas las previsiones van a cumplirse. Lo cierto es que sus características en pruebas de laboratorio predicen que va a ser el material tecnológico del futuro. La Unión Europea desarrolla ya un gran proyecto, dotado con mil millones de euros, para el desarrollo de aplicaciones. La desalinización y purificación de aguas mediante filtros de grafeno recibe, en este sentido, un impulso económico considerable. Más allá del agua de boca, están en juego su uso para regadíos y para la industria alimentaria.

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Futuro