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lunes, 21 de mayo de 2012

Emplean nanotubos de carbono para descontaminar las aguas con microcontaminantes




Además de sus conocidas aplicaciones en el campo de la microelectrónica, las nanotubos de carbono sirven para descontaminar impurezas que se encuentran en el agua. Así lo ha revelado un estudio en el participan investigadores de la UNED.

La nanotecnología se asocia comúnmente a varios campos de la ciencia aplicada, la biotecnología o la nanomedicina. También son importantes los avances en nuevos materiales, como es el caso de los conocidos nanotubos de carbono, con probadas aplicaciones en microelectrónica. Pero además, pueden tener un uso importante en la regeneración del medio ambiente. Científicos de la UNED, en colaboración con otras instituciones, han demostrado que gracias a las propiedades de los nanotubos (estructuras con mesoporos cilíndricos formadas por carpas enrolladas de láminas de grafito), éstos sirven para descontaminar impurezas orgánicas que se encuentran en muy baja concentración en aguas.

De esta forma, las estructuras cilíndricas de los nanotubos de carbono (CNTs) se revelan como las más eficientes en la adsorción (proceso superficial de retención de un compuesto en una superficie) y eliminación catalítica oxidativa de compuestos orgánicos en medios acuosos, frente a compuestos actualmente utilizados como carbones activos.
Esta es la conclusión de un trabajo publicado en la revista Applied Catalysis B: Environmental,[1] por investigadores del departamento de Química Inorgánica y Técnica de la Facultad de Ciencias de la UNED, en colaboración con el instituto de Catálisis y Petroleoquímica del CSIC y el laboratorio de Catálisis y Materiales de la Universidad de Oporto (Portugal).
Esto supone una mejora significativa en los procesos de depuración de contaminantes orgánicos (restos de fármacos, moléculas orgánicas peligrosas disueltas en aguas), frente a los medios actuales. “El proceso consiste en la adsorción selectiva de los contaminantes de aguas por los CNTs, más la acción catalítica para descomponerlos”, explica Antonio Guerrero Ruiz, catedrático de Química Inorgánica de la facultad de Ciencias de la UNED y uno de los autores del estudio.

 La nanoporosidad, piedra angular

Empleando diferentes catalizadores consistentes en materiales de carbono, que se diferenciaban en sus propiedades de textura, de porosidad y de química superficial, el estudio evaluó las propiedades catalíticas y de adsorción de un compuesto orgánico (Red 241) disueltas en medio acuoso. Para ello, se compararon cinco materiales como catalizadores: dos carbones activados, un grafito de alta superficie, unas nanofibras de carbono  y los nanotubos de carbono (CNTs).
“También estudiamos estos materiales modificados superficialmente al incorporarles funciones químicas que contenían oxígeno. Además, todo el trabajo se realizó en condiciones muy suaves, a temperatura ambiente”, añade Antonio Guerrero Ruiz.

Esta investigación demuestra que la influencia de la nanoporosidad de los CNTs es clave para conseguir que tanto sus propiedades de adsorción del colorante como su actividad como catalizador de oxidación sean mejoradas, lo que lleva a una eliminación más eficaz del contaminante orgánico. Tanto las nanofibras de carbono como los nanotubos de carbono fueron los mejores adsorbentes para el colorante, y los CNTs sin modificaciones superficiales fueron los catalizadores más eficaces en la oxidación total de dicho microcontaminantes orgánico.

Los materiales basados en carbono activado, actualmente empleados en adsorción-retención de contaminantes orgánicos de las aguas, tienen fundamentalmente una porosidad inferior a 2 nanómetros, donde la adsorción de estos compuestos de mayor tamaño molecular se dificulta. Frente a éstos, los nanotubos de carbono han demostrado ser una alternativa más eficaz y, por tanto, pueden tener una nueva aplicación  como sistemas de depuración de contaminantes orgánicos.
 
Un campo por estudiar

Este descubrimiento es otra prueba más del enorme potencial de la nanotecnología en aplicaciones directas en la vida diaria y en el cuidado del entorno entorno. El uso de los CNTs y en general de los nanomateriales como descontaminantes  es un área aún poco estudiada, y el equipo investigador en el que participa la UNED es pionero.

“De momento los nanotubos de carbono se están empleando en microelectrónica y en procesos de alto valor añadido, que aporten una gran mejora con poco consumo, puesto que son materiales caros. Sin embargo, se están desarrollando procesos para producirlos en gran cantidad, con lo que serán más baratos y podrán conseguir nuevos campos de aplicación”, indica el investigador de la UNED. “Entre las aplicaciones químicas destacan las fotocatalíticas, como electrodos (incluidos aquellos que se incorporarían en celdas de combustible de hidrógeno, Pt/CNTs) o como soporte de catalizadores”, añade.

El departamento de Química Inorgánica y Técnica de la UNED participa actualmente en éste y en otros proyectos de investigación,  dentro del grupo de diseño molecular de catalizadores heterogéneos [2], junto al Instituto de Catálisis y Petroleoquímica del CSIC. Entre sus muchas líneas de trabajo se encuentra la integración de nanomateriales en dispositivos que permitan su aplicación real: microrreactores, electrodos y monolitosMateriales compuestos óxidos metálicos/nanoestruturas de carbono.

Referencias:

[1] M. Soria-Sáncheza, E. Castillejos-Lópezb, A. Maroto-Valientea, M.F.R. Pereirac, J.J.M. Órfão, A. Guerrero-Ruiz: 
High efficiency of the cylindrical mesopores of MWCNTs for the catalytic wet peroxide oxidation of C.I. Reactive Red 241 dissolved in water. Applied Catalysis B: Environmental 121– 122 (2012) 182– 189.





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3 comentarios:

  1. Interesante artículo y bien escrito. ¡Felicidades!

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  2. Gracias. Estoy muy contento, porque es comppletamente original, no lo he sacado de agencias ni de otras fuentes, sino a partir de la infomación que me proporcionó el catedrático de Química inorgánica de la UNED.

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  3. Sin duda, el mejor de los que te he leído hasta ahora. Te animaría a seguir por ahí.

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