Un equipo de investigadores del Reino Unido crearon un filtro que significa un avance sin precedentes en la lucha contra la escasez mundial de agua potable gracias. Utilizando óxido de grafeno, los científicos diseñaron un tamiz molecular capaz de eliminar la sal del agua de mar de forma casi instantánea, lo que podría transformar la manera en que el mundo accede al recurso más vital para la vida.
El filtro de grafeno que promete resolver la crisis del agua
Investigadores de la Universidad de Manchester, encabezados por el Dr. Rahul Nair, han creado una membrana de óxido de grafeno que filtra eficientemente la sal del agua marina. Esta innovación se publicó en Nature Nanotechnology y representa un paso clave hacia soluciones de desalinización accesibles, sostenibles y energéticamente eficientes.
El grafeno, un material compuesto por una sola capa de átomos de carbono dispuestos en forma hexagonal, ha sido objeto de estudio desde su aislamiento en 2004. Aunque posee propiedades extraordinarias, como su dureza y conductividad, su producción a gran escala ha sido costosa y limitada. Sin embargo, el óxido de grafeno —una variante derivada— puede fabricarse con mayor facilidad y a bajo costo, lo que lo convierte en una alternativa viable para aplicaciones industriales.
Hasta ahora, las membranas de óxido de grafeno tenían una limitación importante: tendían a hincharse en contacto con el agua, permitiendo que las sales pasaran a través de sus poros. El equipo de Nair resolvió este obstáculo recubriendo las membranas con una capa de resina epoxi que evita la expansión, permitiendo mantener los poros uniformes y más pequeños que las moléculas de sal. De este modo, el filtro retiene el cloruro de sodio mientras permite el paso del agua, gracias a un fenómeno que se basa en las capas de hidratación que rodean los iones salinos.
Lo más impresionante del filtro es la velocidad con la que el agua lo atraviesa. Las moléculas fluyen de forma acelerada por los estrechos canales del grafeno, gracias a los enlaces de hidrógeno que se forman entre ellas. Este diseño maximiza el rendimiento del sistema, logrando desalinización a presión baja y con eficiencia energética notable.
Desalinización eficiente: un avance clave frente a la crisis global
El avance llega en un momento crítico. Según proyecciones de la ONU, para 2025 el 14% de la población mundial vivirá en regiones con escasez de agua. Aunque actualmente existen plantas de desalinización en diversas partes del mundo, estas dependen de membranas de polímero que requieren alta presión, mucha energía y mantenimiento constante debido a la acumulación de sales y materiales biológicos.
El filtro de óxido de grafeno propuesto por el equipo británico tiene el potencial de superar muchas de esas limitaciones. Su diseño no solo es más eficiente, sino que también es adaptable a distintas fuentes de agua, incluidas aguas residuales. Además, su estructura permite modificar con precisión el tamaño de los poros, lo que lo hace versátil para diferentes procesos de purificación.
Aun así, los investigadores reconocen que el desarrollo del filtro está en etapas tempranas. Ram Devanathan, del Laboratorio Nacional del Pacífico Noroeste (EE. UU.), advierte que será crucial demostrar la durabilidad del material frente al contacto prolongado con agua salada y su resistencia a la incrustación. También se requiere que su fabricación pueda escalarse de forma económica para su implementación global.
“La separación selectiva de las moléculas de agua mediante el control físico del espaciado entre capas abre una nueva puerta”.
Así escribió Devanathan, quien considera que este enfoque podría derivar en filtros de bajo costo capaces de generar agua potable a gran escala con mínima energía.
Una solución simple con impacto global
Más allá de sus complejos fundamentos científicos, el sistema de filtrado desarrollado por el equipo de Manchester se basa en una idea simple y elegante: reducir el espacio entre capas de grafeno para dejar pasar solo agua pura. Esta solución podría marcar un antes y un después en el campo de la purificación de agua.
El próximo paso será comparar esta tecnología con los filtros actuales usados en plantas de desalinización comerciales. Si supera esa etapa, podríamos estar frente a una revolución que cambiaría la vida de millones de personas que hoy no tienen acceso a agua segura.
En palabras del Dr. Nair: “Esta es nuestra primera demostración de que podemos controlar la separación de los poros de la membrana y que podemos desalinizar. Lo que antes era imposible, ahora está a nuestro alcance”. Y si todo marcha bien, ese alcance pronto será mundial.
Referencia:
- Nature Nanotechnology/Tunable sieving of ions using graphene oxide membranes. Link
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