La contaminación por microplásticos representa una amenaza significativa para la salud humana y el medio ambiente. Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han desarrollado un novedoso sistema que utiliza “microlimpiadores” autodispersables para eliminar activamente estos diminutos plásticos del agua, ofreciendo un posible avance en la limpieza de los océanos y otros cuerpos de agua.
Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han desarrollado un sistema innovador para eliminar activamente los microplásticos del agua en un solo ciclo, como se detalla en un nuevo artículo publicado en la revista *Advanced Functional Materials*. Este enfoque innovador es muy prometedor para limpiar los océanos y otros cuerpos de agua, mitigando potencialmente los efectos nocivos de los microplásticos tanto en la salud humana como en el medio ambiente.
El núcleo de este sistema reside en la creación de coloides dendríticos blandos, partículas únicas, blandas y ramificadas jerárquicamente con propiedades adhesivas. Estas partículas, creadas a partir de una variedad de polímeros, están diseñadas para autodispersarse en el agua, capturar microplásticos y luego flotar a la superficie para su eliminación. Según Orlin Velev, profesor distinguido S. Frank y Doris Culberson de Ingeniería Química y Biomolecular en NC State y autor correspondiente del artículo, el sistema integra múltiples principios para lograr un proceso de limpieza de un solo ciclo.
Los microlimpiadores están hechos de quitosano, un polímero biodegradable derivado de la quitina, una sustancia que se encuentra en los desechos de mariscos procesados. Esta elección de material hace que el proceso sea más sostenible, ya que utiliza materiales ambientalmente seguros que se originan en el mar. La naturaleza pegajosa de estas partículas les permite atraer y agarrar eficazmente los microplásticos, incluso en condiciones húmedas y saladas como las que se encuentran en el agua del océano, como destacaron Velev y la estudiante de doctorado Haeleen Hong, la primera autora del artículo.
Los microlimpiadores se forman inicialmente como pequeños gránulos cuando se secan en gotas suspendidas sobre una superficie repelente al agua. Para iniciar el proceso de limpieza, estos gránulos se introducen en el agua. Un componente clave del sistema es la inclusión de eugenol, un aceite de origen vegetal, en una sección del gránulo. Este aceite actúa como dispersante, creando un “efecto de barco de alcanfor” que disminuye la tensión superficial en un lado del gránulo, impulsándolo hacia adelante. Esto permite que los microlimpiadores se extiendan por un área más grande, capturando eficazmente los microplásticos a medida que se mueven y descienden por el agua.
Para facilitar el viaje de regreso a la superficie del agua, los microlimpiadores también incorporan pequeñas partículas de magnesio. Cuando el magnesio reacciona con el agua, genera burbujas, lo que hace que los microlimpiadores asciendan. Para controlar el tiempo de este ascenso, los investigadores recubren el magnesio con una capa de gelatina ambientalmente segura. El grosor de este recubrimiento de gelatina determina el retraso antes de que las partículas asciendan, lo que permite que los microlimpiadores recolecten más microplásticos a medida que giran y descienden en el agua.
A medida que la gelatina se disuelve, el magnesio genera burbujas y los microlimpiadores ascienden, llevando los plásticos capturados a la superficie en una mezcla densa y espumosa. La investigación demuestra que las partículas pueden “nadar” y recolectar microplásticos de manera efectiva durante hasta 30 minutos. Los microlimpiadores cargados de microplásticos que han flotado a la superficie pueden ser recolectados por desnatado.
La espuma recolectada tiene el potencial de ser bioprocesada de nuevo en quitosano, que luego podría usarse para crear más microlimpiadores, lo que permitiría un sistema de circuito cerrado para la eliminación continua de microplásticos. Sin embargo, escalar el proceso requerirá una investigación adicional, según los investigadores. La investigación fue apoyada por la Fundación Nacional de Ciencias bajo las subvenciones EFMA-2029327, CMMI-2233399 y DMR-2243104.
Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han creado “microlimpiadores” autodispersables de quitosano biodegradable que capturan microplásticos, se hunden y luego flotan para su fácil extracción. Este innovador sistema de un solo ciclo utiliza coloides dendríticos blandos, el efecto del barco de alcanfor para la dispersión y la flotabilidad activada por magnesio, ofreciendo una solución sostenible y prometedora para combatir la contaminación por microplásticos, un paso crucial para proteger la salud ambiental y humana.
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