Médico crea esponja vegetal para absorber aceite y microplásticos

La esponja vegetal creada por el equipo de investigación de la Dra. Tran Thi Viet Ha (32 años) tiene la capacidad de separar el aceite y los microplásticos del agua, ayudando a resolver los problemas de contaminación ambiental.

En 2021, la Dra. Tran Thi Viet Ha, profesora de la Facultad de Tecnología Avanzada e Ingeniería de la Universidad Vietnam-Japón (Universidad Nacional de Vietnam, Hanoi) y los miembros de su equipo propusieron la idea de fabricar materiales superhidrofóbicos a partir de fibras de lufa para eliminar partículas de aceite y microplásticos en el agua. Después de más de un año de investigación, el equipo creó un producto de espuma superhidrofóbica que consta de dos componentes principales: la capa base y la capa de recubrimiento.

La capa base está hecha de fibras naturales de luffa debido a sus propiedades de contener muchos grupos hidroxilo hidrófilos, lo que les otorga una absorbencia natural. Durante el paso de limpieza, la superficie de la esponja vegetal se sumerge y se rocía con una capa de cera para crear rugosidad para las fibras, mientras se cambian las propiedades de hidrófilas a hidrófobas.

El recubrimiento está elaborado a partir de cera de abejas, cera de palma, cera de frijol... que son completamente naturales y respetuosas con el medio ambiente.

La esponja recubierta de cera es impermeable pero absorbe completamente el aceite. También atrae fácilmente partículas microplásticas con un tamaño de aproximadamente 5 μm, debido al fenómeno capilar gracias a las estructuras 3D y a la interacción electrostática entre la superficie del material y las partículas plásticas.

*La esponja vegetal después de estar recubierta con cera es completamente impermeable. Foto: Equipo de investigación*

Los resultados de las pruebas muestran que las propiedades hidrofóbicas de la esponja vegetal son buenas con un ángulo de contacto con el agua de más de 150 grados. Esta es la base para separar el aceite y capturar partículas microplásticas en la mezcla de agua.

Según el equipo de investigación, una superficie se evalúa como hidrófoba o hidrófila en función del ángulo de contacto entre la gota de agua y la superficie sólida. Cuando el ángulo de contacto es mayor a 150 grados, la superficie se vuelve superhidrofóbica. Por lo tanto, la esponja vegetal demostró con éxito su superhidrofobicidad.

Las esponjas de lufa pueden absorber aceite a una tasa de aproximadamente 72-88 g/g, con una eficiencia de separación que alcanza más del 99% para mezclas de aceite y agua. Además, el material demostró una alta absorción de microplásticos, con resultados de 381 mg de microplásticos de poliestireno en 569 g de agua, equivalente a una eficiencia del 99%.

El Dr. Ha y sus colegas han llevado a cabo investigaciones similares en espumas industriales como espuma de poliuretano, espuma de melamina y materiales de recubrimiento químico con métodos complejos, adecuados sólo para escala de laboratorio. Mientras tanto, se considera que el material de esponja vegetal y el método de recubrimiento con cera natural se pueden implementar en la práctica a mayor escala. “El proceso es sencillo, con equipos fáciles de conseguir y no requiere de grandes habilidades técnicas, además el tiempo de fabricación es rápido, solo en 1 hora”, explicó la doctora.

*La esponja vegetal puede separar el aceite del agua. Foto: Equipo de investigación*

Un informe de julio de 2022 del Banco Mundial estimó que cada año hay alrededor de 3,1 millones de toneladas de desechos plásticos en la tierra en Vietnam. Además de los microplásticos, el petróleo puede ingresar a fuentes de agua a través de descargas directas o indirectas y propagarse al medio ambiente a través de diversas vías, lo que genera muchos problemas potenciales de salud para humanos y animales.

Se han aplicado muchos métodos para solucionar este problema, incluida la incineración, el tratamiento químico, el tratamiento biológico... pero pueden provocar contaminación secundaria. Por ejemplo, el método de incineración puede ayudar a eliminar el petróleo del agua, pero también contamina el aire al generar grandes cantidades de CO2 y SO2 después del proceso.

El Dr. Ha dijo que la espuma de fibra del grupo se puede utilizar para tratar la contaminación ambiental y superar los problemas mencionados anteriormente. El estudio fue publicado en la revista Environmental Technology & Innovation en junio de 2023.

Prof. Asociado. El Dr. Nguyen Minh Phuong, de la Facultad de Química de la Universidad de Ciencias (Universidad Nacional de Vietnam, Hanoi), evaluó que el petróleo y los microplásticos son dos contaminantes ambientales que son motivo de gran preocupación no solo en Vietnam sino también en todo el mundo. La contaminación por derrames de petróleo en las aguas superficiales es un problema grave y el material para eliminarlo debe ser muy liviano y capaz de flotar en la superficie del agua. Mientras tanto, los microplásticos son más tóxicos que los plásticos de gran tamaño y pueden observarse a simple vista. Los dos temas que aborda el grupo de investigación del Dr. Ha son de actualidad y de importancia práctica.

Según el profesor asociado Phuong, la investigación relacionada con el tratamiento de petróleo y microplásticos en el ambiente acuático todavía es bastante modesta tanto a nivel nacional como internacional. Ningún grupo de investigación ha desarrollado aún un material que pueda tratar simultáneamente petróleo y microplásticos en ambientes acuáticos.

Dijo que el uso de lufa para lidiar con la contaminación ambiental es una idea nueva y única porque se trata de un material natural, ecológico y biodegradable. La lufa se ha utilizado en algunos estudios sobre materiales para tratar contaminantes inorgánicos como metales pesados en el agua debido a sus características sobresalientes de gran área de superficie, gran tamaño de poro y ser muy liviana y flotar fácilmente en la superficie del agua.

Los materiales superhidrofóbicos también son de interés para los científicos de todo el mundo debido a su capacidad de absorber petróleo de forma selectiva. Normalmente se utilizan métodos químicos para modificar materiales porosos y convertirlos en superficies hidrófobas.

Según PSG Phuong, utilizar ceras de origen natural como las del grupo de investigación para modificar la superficie de los materiales es una idea interesante con gran aplicabilidad.

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