Nuevo material limpia el cobre de las aguas residuales con una eficiencia incomparable

“Los sistemas de tratamiento de agua actuales son 'tecnologías de separación a granel': extraen todos los solutos, independientemente de su peligro o valor”, dice el coautor de la nueva investigación, Peter Fiske. “Los materiales duraderos y altamente selectivos que pueden capturar trazas de constituyentes específicos sin que se carguen con otros solutos o se desmoronen con el tiempo, serán de vital importancia para reducir el costo y la energía del tratamiento del agua. También pueden permitirnos 'extraer' aguas residuales en busca de metales valiosos u otros componentes traza ”.

Los investigadores han desarrollado uno de estos materiales duraderos altamente selectivos en lo que han denominado ZIOS (zinc imidazol salicilaldoxima). Comparado con una esponja, el material de la estructura de la red cristalina se inspira en la capacidad de las células bacterianas para seleccionar ciertos metales para ayudar a regular su metabolismo.

ZIOS presenta canales diminutos del mismo tamaño que una molécula de agua, que se expanden cuando el material se sumerge en agua. La ampliación de estos canales permite que las moléculas de agua fluyan libremente a través de la estructura, donde tiene lugar una reacción química que une el material con los iones de cobre que se encuentren en el líquido.

Usando experimentos de rayos X, el equipo descubrió que el material es altamente selectivo cuando se une a los iones de cobre en el agua con niveles de pH similares a los que se encuentran en las aguas residuales de la minería, y lo hace con una eficiencia sin precedentes.

"ZIOS tiene una alta capacidad de adsorción y la cinética de adsorción de cobre más rápida de cualquier material conocido hasta ahora, todo en uno", dijo el autor principal Jeff Urban.

Los investigadores dicen que ZIOS puede capturar selectivamente iones de cobre a una velocidad de 30 a 50 veces la velocidad de las soluciones actuales de última generación, y que permanece altamente estable en agua hasta por 52 días. Una vez que se retira del agua, pasa de su forma expandida a su tamaño original en solo un nanosegundo, o una milmillonésima de segundo.

El equipo describe ZIOS como una especie de modelo para el tratamiento de aguas residuales,  ya que es la primera tecnología que puede eliminar iones de metales pesados específicos con precisión a nivel atómico.  A partir de aquí, los investigadores esperan adaptar la tecnología para apuntar específicamente a otros contaminantes.

En la ciencia del agua y la industria del agua, se han diseñado numerosas familias de materiales para descontaminar las aguas residuales, pero pocas están diseñadas para la remoción de metales pesados del drenaje acido de la mina, dice Urban. Esperemos que Zios pueda ayudar a cambiar eso.