Este hidrogel 3D es capaz de eliminar microplásticos del agua

Los microplásticos representan una gran amenaza para la salud humana, por ello para combatir este contaminante emergente los investigadores del Instituto Indio de Ciencia (IISc) diseñaron un hidrogel sostenible para eliminar los microplásticos del agua.

El material tiene una red de polímeros entrelazados única que puede unir los contaminantes y degradarlos mediante la irradiación de luz UV. Esta creación combate los pequeños desechos de plástico que pueden entrar en el cuerpo a través del agua que se ingiere y aumentar el riesgo de enfermedades.

Los científicos han intentado anteriormente usar membranas filtrantes para eliminar los microplásticos. Sin embargo, las membranas pueden obstruirse con estas pequeñas partículas, lo que las hace insostenibles. En cambio, el equipo de IISc dirigido por Suryasarathi Bose, profesor del Departamento de Ingeniería de Materiales, decidió recurrir a los hidrogeles 3D.

Así se aborda la contaminación de microplásticos en el agua con hidrogel. (Soumi Dutta)

EL HIDROGEL CONSTA DE TRES CAPAS QUE ABSORBEN LOS MICROPLÁSTICOS

El nuevo hidrogel desarrollado por el equipo consta de tres capas de polímeros diferentes –quitosano, alcohol polivinílico y polianilina– entrelazadas, lo que hace una arquitectura de red de polímeros interpenetrantes (IPN).

El equipo infundió esta matriz con nanogrupos de un material llamado polioxometalato sustituto del cobre (Cu-POM). Estos nanogrupos son catalizadores que pueden utilizar la luz UV para degradar los microplásticos. La combinación de los polímeros y nanogrupos dio como resultado un hidrogel fuerte con la capacidad de adsorber y degradar grandes cantidades de microplásticos.

La mayoría de los microplásticos son producto de la descomposición incompleta de los plásticos y fibras domésticas. Para imitar esto en el laboratorio, el equipo aplastó las tapas de los contenedores de alimentos y otros productos plásticos de uso diario para crear dos de los microplásticos más comunes que existen en la naturaleza: el cloruro de polivinilo y el polipropileno.

“Además del tratamiento o la eliminación de microplásticos, otro problema importante es la detección. Debido a que estas son partículas muy pequeñas, no se pueden ver a simple vista”, explica Soumi Dutta, primera autora del estudio publicado en Nanoscale.

TINTE FLUORESCENTE PARA IDENTIFICAR MICROPLÁSTICOS

Para resolver este problema, los investigadores añadieron un tinte fluorescente a los microplásticos para rastrear cuánto estaba siendo adsorbido y degradado por el hidrogel en diferentes condiciones. “Comprobamos la eliminación de microplásticos a diferentes niveles de pH del agua, diferentes temperaturas y diferentes concentraciones de microplásticos”, explica Dutta.

Adsorción microplástica en hidrogel y detección de microplásticos con etiquetado fluorescente a través de espectroscopia (Soumi Dutta)

Se encontró que el hidrogel era altamente eficiente: podía eliminar alrededor de 95 por ciento y 93 por ciento de los dos tipos diferentes de microplásticos en el agua a un pH casi neutro (∼6,5). El equipo también llevó a cabo varios experimentos para probar lo duradero y resistente que era el material. Descubrieron que la combinación de los tres polímeros lo hizo estable a varias temperaturas.

“Queríamos hacer un material que fuera más sostenible y que se pusiera de forma repetitiva”, explica el estudio. El hidrogel podría durar hasta cinco ciclos de eliminación de microplásticos sin pérdida significativa de eficacia. En tanto, una vez que ha sobrevivido a su uso, el hidrogel se puede reutilizar en nanomateriales de carbono que pueden eliminar metales pesados como el cromo hexavalente del agua contaminada.

En el futuro, los investigadores planean trabajar con colaboradores para desarrollar un dispositivo que se pueda implementar a gran escala para ayudar a limpiar los microplásticos de varias fuentes de agua. N

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