La presencia de contaminantes emergentes en el agua, como colorantes, fármacos, herbicidas, pesticidas, hormonas y metales pesados, es alarmante, porque al no estar regulados causan estragos al medio ambiente y a la salud humana. Por ello, científicos de la BUAP desarrollan tecnologías para eliminarlos, con el fin de mejorar la calidad y disposición de este recurso hídrico, cada vez más escaso en el mundo.
Así, elaboran fibras de óxido de titanio con tungsteno, a través de la técnica de electrospinnig o electrohilado que permite la obtención de membranas con textura similar a un algodón. Posteriormente, se reduce su tamaño y trituran hasta obtener un polvo, al que incorporan nanopartículas de oro para desplazar la energía de activación del catalizador con luz visible. Es decir, con la luz solar se potencializa el efecto del óxido de titanio con tungsteno en la reducción del contaminante. De esta manera, el proceso es más eficiente y se reducen costos.
La investigación es encabezada por el doctor Gerardo Enrique Córdova Pérez, quien realiza una estancia posdoctoral en el Laboratorio de Innovación y Materiales Aplicados de la BUAP, en colaboración con el doctor Jorge Raúl Cerna Cortez, responsable del laboratorio. En el proyecto también participan estudiantes de servicio social, prácticas profesionales y posgrado de instituciones de Chiapas, Tabasco y Alemania.
Córdova Pérez, doctor en Ciencia de Materiales por la Universidad Autónoma de Tabasco, explicó que los contaminantes evaluados son colorantes textiles (azul de metileno, rojo de metilo, naranja de metilo y rodamina B) y fármacos (paracetamol y ácido acetilsalicílico), los cuales se pretende oxidar hasta obtener moléculas inofensivas, como agua y CO2.
Actualmente, dichas sustancias superan las 10 partes por millón y su concentración no está regulada en los afluentes. Algunos estudios, por ejemplo, reportan cantidades de paracetamol entre las 20 a 40 partes por millón.
Al referirse a los resultados, el investigador informó: “En cuestión del azul de metileno se observó una reducción del 91 por ciento y en paracetamol un 92 por ciento; es decir, existe un promedio del 8 por ciento restante en otras moléculas que pueden tratarse con diversas técnicas para eliminarlas completamente. Ese es el objetivo de esta investigación”. Conjuntamente, el producto final obtenido se caracteriza por su actividad antimicrobiana, eliminando ciertos microorganismos como Escherichia coli.
Indicó que la intención de combinar óxidos de titanio y tungsteno es mejorar la resistencia mecánica y las propiedades electrónicas del producto final. Esta combinación de materiales, con resultados favorecedores en la degradación de azul de metileno, derivó en el registro de una solicitud de patente ante el Instituto Mexicano de la Propiedad Industrial.
Mejora de materiales
El doctor Gerardo Enrique Córdova Pérez expuso que la síntesis de nanopartículas de oro se realiza por química verde y emplea plantas (flores, tallos u hojas), con el objetivo de obtener flavonoides que sirvan como reductores o estabilizantes del tamaño de las nanopartículas (menos de 100 nanómetros). En este caso, se han probado extractos de pipicha, pápalo, cempasúchil, chipilín y bugambilia.
De igual manera, en el Laboratorio de Innovación y Materiales Aplicados se trabaja con óxido de circonio, un material abundante que aporta mayor flexibilidad a la fibra. En el futuro, los científicos pretenden probar el efecto del platino, cobre y níquel, metales que podrían potencializar el óxido de titanio.
Hasta el momento, las pruebas se han realizado con luz ultravioleta. “Cuando se utilizan las fibras sin oro, a los 5 minutos ya se observa decoloración. En cuestión de los fármacos tenemos respuesta a los 30 minutos o una hora; por ello, se estableció un tiempo estándar de 180 minutos, a escala de laboratorio y en situación real”.
La siguiente fase de la investigación será realizar pruebas directamente con luz solar o bien utilizar focos o equipos que simulen este tipo de radiación para la degradación de los contaminantes.