Investigadores andaluces diseñan arcillas que multiplican por diez la eliminación de metales en aguas contaminadas
El equipo diseñó estas arcillas en laboratorio, sin recurrir a materiales naturales, sino fabricándolas 'a medida' para mejorar la captura de contaminantes. Su estructura, formada por capas laminares muy finas, permite atrapar sustancias entre ellas; una vez modificada, actúa como una esponja de alta capacidad. “Esto nos permite controlar su composición, su estructura y la forma en la que interactúa con los contaminantes”, explicó la investigadora del ICMS-CSIC-US María Dolores Alba Carranza.
Los metales pesados como el plomo, el cadmio o el mercurio son peligrosos por su toxicidad, su persistencia y su capacidad de acumularse en todo tipo de organismos, incluido el humano. El plomo está asociado a daños neurológicos, mientras que el cadmio y el mercurio pueden provocar problemas renales y afectar a la cadena alimentaria.
Capacidad de adsorción diez veces superior
Los resultados confirman que estas arcillas sintéticas, que presentan el aspecto de polvo y funcionan como un 'sándwich' de capas microscópicas que atrapan los metales en su interior, alcanzan una capacidad de adsorción hasta diez veces superior a la de otros materiales empleados habitualmente en depuración de aguas. “En concreto, alcanzan valores muy elevados para la captura de metales como el mercurio, el plomo y el cadmio, lo que confirma su potencial como alternativa en tratamientos de descontaminación”, señaló el investigador del ICMS-CSIC-US Francisco Javier Osuna Barroso.
Los resultados se recogen en el artículo 'Heavy metal adsorption isotherms on tailor-made brittle micas in water treatment applications', publicado en la revista Journal of Contaminant Hydrology. En él, los investigadores describen cómo desarrollaron estos materiales a partir de estructuras inspiradas en arcillas naturales, pero modificadas para mejorar su capacidad de captura de metales pesados.
El proceso comienza con la fabricación de las arcillas en el laboratorio, combinando distintos compuestos y sometiéndolos a altas temperaturas hasta obtener un material sólido con estructura laminar. Posteriormente, se modifica su superficie añadiendo determinados grupos químicos que actúan como 'puntos de anclaje' para los metales pesados. De este modo, el material no solo atrapa contaminantes entre sus capas, sino también en su superficie, lo que aumenta su eficacia.
Pruebas con aguas simuladas contaminadas
Una vez obtenidos los materiales, el equipo los probó en pequeños recipientes de unos 30 mililitros aproximadamente con disoluciones que simulaban aguas contaminadas con distintos niveles de plomo, cadmio y mercurio. Así midieron la cantidad retenida y analizaron cómo se produce esa retención. Los resultados muestran que, en algunos casos, los metales se adhieren de forma reversible, como ocurre con algunos imanes, lo que permitiría reutilizar el material; en otros, en cambio, la unión es más fuerte.
Este avance tiene aplicaciones directas en el tratamiento de aguas contaminadas, pero también puede contribuir a mejorar los procesos de reutilización del agua y reducir el impacto de estos contaminantes en suelos y ecosistemas acuáticos. Entre las líneas de mejora en las que trabaja actualmente el equipo científico del grupo 'Materiales para la energía y sostenibilidad' se encuentra la incorporación de propiedades magnéticas, con el objetivo de facilitar la recuperación y reutilización de los materiales.
Aplicaciones en energía nuclear y gestión de residuos
Con estas mejoras, este material 'a medida' podría servir para reducir o eliminar otros contaminantes como los fármacos, los disolventes o los pesticidas. Además, los investigadores apuntan que, integrados en materiales como membranas o recubrimientos, podrían emplearse en ámbitos más avanzados, como la energía nuclear y la gestión de residuos radiactivos, donde es necesario capturar y retener contaminantes en condiciones extremas.
“Este estudio sienta las bases para el desarrollo de materiales más eficientes y personalizados en la depuración de aguas, una herramienta muy importante para avanzar hacia modelos más sostenibles y una mejor gestión de los recursos hídricos”, subrayó la investigadora del ICMS-CSIC-US Esperanza Pavón González.
El trabajo fue financiado por la Consejería de Universidad, Investigación e Innovación de la Junta de Andalucía, a través del proyecto de excelencia P12-FQM-567 'Optimización de sistemas de almacenamiento en seco usando materiales avanzados basados en nanoarcillas'.
“Este estudio sienta las bases para el desarrollo de materiales más eficientes y personalizados en la depuración de aguas, una herramienta muy importante para avanzar hacia modelos más sostenibles y una mejor gestión de los recursos hídricos”
Los investigadores apuntan que, integrados en materiales como membranas o recubrimientos, podrían emplearse en ámbitos más avanzados, como la energía nuclear y la gestión de residuos radiactivos, donde es necesario capturar y retener contaminantes en condiciones extremas.
