IBM está desarrollando una membrana que es más efectiva a la hora de extraer el arsénico contaminante del agua potable.
Por Katherine Bourzac Traducido por Francisco Reyes (Opinno)
Existen muchas personas en el mundo que no tienen acceso al agua potable. En lugares como Bangladesh, millones de personas se ven obligadas a beber agua que contiene arsénico, lo cual puede acabar generando problemas neurológicos, fallos en órganos o la muerte. La fabricación de filtros robustos capaces de eliminar la sal y el arsénico del agua sin utilizar una gran cantidad de energía ha sido, hasta ahora, todo un reto. Un grupo de investigadores en IBM está desarrollando un material (que normalmente se utiliza para crear chips de ordenador) capaz de eliminar la sal y los residuos químicos del agua potable de forma más eficiente.

 

Los filtros de agua con membrana de polímero llevan utilizándose desde los años 70 “sin que se haya dado ninguna gran innovación en los materiales durante mucho tiempo,” afirma Robert Allen, director químico con más antigüedad en el Centro de Investigación Almaden de IBM, en San José, California. Se han dado una serie de problemas con los filtros de membrana tradicionales. El cloro utilizado para eliminar a los patógenos del agua acaba degradándolos. Además, cuando el agua que pasa a través de ellos durante el proceso de desalinización denominado como ósmosis inversa posee aceite o proteínas, esto puede provocar que los filtros acaben oliendo mal o que se atasquen.

 

Los investigadores de IBM han creado un nuevo material de membrana que resiste estos problemas y, al mismo tiempo, filtra el arsénico. El material está basado en unos polímeros desarrollados por el laboratorio de Allen en Central Glass, una compañía de Tokyo. Los materiales, llamados alcoholes de hexafluoro, son utilizados como materiales de diseño y modelado en la fabricación de chips de ordenador avanzados. Los investigadores de IBM descubrieron que estos componentes también funcionan muy bien como filtros de agua. Entre el resto de colaboradores del proyecto se encuentra Benny Freeman, profesor de ingeniería química en la Universidad de Texas, en Austin, y en la Ciudad para la Ciencia y la Tecnología Rey Abdul Aziz de Arabia Saudi, un país con grandes inversiones relacionadas con la desalinización de agua.

 

La clave del rendimiento de la membrana se encuentra en su sensibilidad pH. Con un pH elevado, el arsénico en el agua se carga, así como los grupos de flúor del polímero, que también se cargan y acaban repeliendo a los elementos químicos tóxicos. Los otros tipos de membrana no pueden operar en las condiciones básicas necesarias para ionizar el arsénico, afirma Allen. Hay dos formas de arsénico principales, y una es más difícil de extraer que la otra. Los filtros tradicionales sólo extraen el 80 por ciento de esta forma de arsénico; el filtro de IBM extrae el 95 por ciento. Dependiendo de la muestra de agua utilizada, señala Allen, elimina entre un 96 y un 99 por ciento de arsénico.

 

La membrana de polímero también debería conseguir que el proceso de desalinización fuera más eficiente a nivel energético siempre y cuando el agua se eleve a un pH alto, lo que facilita que el agua se mueva a través del filtro de forma más rápida que a través de otros filtros. Young-Hye Na, investigadora científica principal del proyecto, afirma que los grupos de flúor del polímero lo protegen del cloro. Afirma que los filtros no necesitan ser limpiados con tanta frecuencia. Después de dos horas filtrando agua aceitosa, las membranas convencionales se atascaron completamente. La membrana de polímero con flúor se ha puesto a prueba durante dos días sin que haya acabado atascándose.

 

Los materiales utilizados para crear las membranas son más caros que las poliamidas convencionales. “Sin embargo, la capa es muy fina, de sólo 100 nanómetros—y si funciona, merece la pena,” afirma Allen. IBM espera poder probar las membranas en Bangladesh, donde decenas de millones de personas beben agua contaminada con arsénico.
Fuente

IBM está desarrollando una membrana que es más efectiva a la hora de extraer el arsénico contaminante del agua potable.
Por Katherine Bourzac Traducido por Francisco Reyes (Opinno)
Existen muchas personas en el mundo que no tienen acceso al agua potable. En lugares como Bangladesh, millones de personas se ven obligadas a beber agua que contiene arsénico, lo cual puede acabar generando problemas neurológicos, fallos en órganos o la muerte. La fabricación de filtros robustos capaces de eliminar la sal y el arsénico del agua sin utilizar una gran cantidad de energía ha sido, hasta ahora, todo un reto. Un grupo de investigadores en IBM está desarrollando un material (que normalmente se utiliza para crear chips de ordenador) capaz de eliminar la sal y los residuos químicos del agua potable de forma más eficiente.

 

Los filtros de agua con membrana de polímero llevan utilizándose desde los años 70 “sin que se haya dado ninguna gran innovación en los materiales durante mucho tiempo,” afirma Robert Allen, director químico con más antigüedad en el Centro de Investigación Almaden de IBM, en San José, California. Se han dado una serie de problemas con los filtros de membrana tradicionales. El cloro utilizado para eliminar a los patógenos del agua acaba degradándolos. Además, cuando el agua que pasa a través de ellos durante el proceso de desalinización denominado como ósmosis inversa posee aceite o proteínas, esto puede provocar que los filtros acaben oliendo mal o que se atasquen.

 

Los investigadores de IBM han creado un nuevo material de membrana que resiste estos problemas y, al mismo tiempo, filtra el arsénico. El material está basado en unos polímeros desarrollados por el laboratorio de Allen en Central Glass, una compañía de Tokyo. Los materiales, llamados alcoholes de hexafluoro, son utilizados como materiales de diseño y modelado en la fabricación de chips de ordenador avanzados. Los investigadores de IBM descubrieron que estos componentes también funcionan muy bien como filtros de agua. Entre el resto de colaboradores del proyecto se encuentra Benny Freeman, profesor de ingeniería química en la Universidad de Texas, en Austin, y en la Ciudad para la Ciencia y la Tecnología Rey Abdul Aziz de Arabia Saudi, un país con grandes inversiones relacionadas con la desalinización de agua.

 

La clave del rendimiento de la membrana se encuentra en su sensibilidad pH. Con un pH elevado, el arsénico en el agua se carga, así como los grupos de flúor del polímero, que también se cargan y acaban repeliendo a los elementos químicos tóxicos. Los otros tipos de membrana no pueden operar en las condiciones básicas necesarias para ionizar el arsénico, afirma Allen. Hay dos formas de arsénico principales, y una es más difícil de extraer que la otra. Los filtros tradicionales sólo extraen el 80 por ciento de esta forma de arsénico; el filtro de IBM extrae el 95 por ciento. Dependiendo de la muestra de agua utilizada, señala Allen, elimina entre un 96 y un 99 por ciento de arsénico.

 

La membrana de polímero también debería conseguir que el proceso de desalinización fuera más eficiente a nivel energético siempre y cuando el agua se eleve a un pH alto, lo que facilita que el agua se mueva a través del filtro de forma más rápida que a través de otros filtros. Young-Hye Na, investigadora científica principal del proyecto, afirma que los grupos de flúor del polímero lo protegen del cloro. Afirma que los filtros no necesitan ser limpiados con tanta frecuencia. Después de dos horas filtrando agua aceitosa, las membranas convencionales se atascaron completamente. La membrana de polímero con flúor se ha puesto a prueba durante dos días sin que haya acabado atascándose.

 

Los materiales utilizados para crear las membranas son más caros que las poliamidas convencionales. “Sin embargo, la capa es muy fina, de sólo 100 nanómetros—y si funciona, merece la pena,” afirma Allen. IBM espera poder probar las membranas en Bangladesh, donde decenas de millones de personas beben agua contaminada con arsénico.
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