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Filtro de agua elimina los metales tóxicos con carbón vegetal y suero de leche

 

Filtro de agua elimina los metales tóxicos con carbón vegetal y suero de leche

Un nuevo filtro de agua puede eliminar los iones de metales pesados ​​tóxicos y sustancias radiactivas de una sola pasada.

La membrana de filtro es un híbrido de dos materiales de bajo coste: fibras de proteína de suero de leche y carbón activado. La tecnología simple supera varias desventajas de los métodos existentes, que suelen ser caros y sólo pueden eliminar un elemento específico o que tienen una muy pequeña capacidad del filtro.

"El proyecto es una de las cosas más importantes que podría haber hecho nunca", dice Raffaele Mezzenga, profesor de alimentos y materiales blandos en la ETH Zurich. Él y su colega Sreenath Bolisetty describir la tecnología en la revista Nature Nanotechnology.

En el corazón del sistema de filtración es un nuevo tipo de membrana híbrida compuesta de carbón activado y, fibras de proteína de suero rígidos difíciles. Los dos componentes son de bajo costo y simple de producir.

Las proteínas del suero se desnaturalizan, lo que hace que se estiren y, finalmente, se unen en forma de fibrillas amiloides. Junto con carbón activado, estas fibras se aplican a un material de sustrato adecuado, tal como un papel de filtro de celulosa. El contenido de carbono es 98 por ciento, con un mero ciento 2 formado por la proteína.

Recupera valiosa oro

Esta membrana híbrida absorbe diferentes metales pesados ​​de una manera no específica, incluyendo los elementos de interés industrial, como el plomo, mercurio, oro y paladio. Sin embargo, también absorbe las sustancias radiactivas, como el uranio o fósforo-32, que son relevantes en los residuos nucleares o ciertas terapias contra el cáncer, respectivamente.

La membrana también elimina cianuros metálicos altamente tóxicos a partir de agua. Esta clase de materiales incluye cianuro de oro, que se utiliza comúnmente en la industria de la electrónica para producir pistas conductoras en placas de circuitos.

La membrana proporciona una forma sencilla de filtrar y recuperar el oro, por lo tanto el sistema de filtro de un día podría desempeñar un papel importante en el reciclaje de oro también.

"El beneficio generado por el oro es recuperado más de 200 veces el costo de la membrana híbrida", dice Mezzenga.

Cómo Funciona

El proceso de filtración es extremadamente simple: El agua contaminada se extrae a través de la membrana por vacío.

"Un vacío lo suficientemente fuerte podría ser producido con una bomba de mano simple", dice Mezzenga ", lo que permitiría que el sistema sea operado sin electricidad."

El sistema es casi infinitamente escalable, por lo que es rentable para los servidores de archivos grandes volúmenes de agua.

Como sustancias tóxicas se dibujan a través del filtro, que "pegan" principalmente a las fibras de proteínas, que tienen numerosos sitios de unión, donde los iones metálicos individuales pueden atracar. Sin embargo, la gran superficie del carbón activado también puede absorber grandes cantidades de toxinas, lo que retrasa la saturación de las membranas.

Además, las fibras de proteínas se prestan resistencia mecánica a la membrana y a altas temperaturas permiten que los iones atrapados para ser convertidos químicamente en nanopartículas metálicas valiosos.

Muy alta capacidad

Mezzenga es un entusiasta de la capacidad del filtro de la membrana híbrida. En pruebas con cloruro de mercurio, por ejemplo, la concentración de mercurio presente en el filtrado se redujo en más de 99.5 por ciento.

La eficiencia fue incluso mayor con un compuesto de cianuro de oro potásico tóxico, donde 99.98 por ciento del compuesto se une a la membrana, o con sales de plomo, cuando el rendimiento era más grande que 99.97 ciento. Y con uranio radiactivo, 99.4 por ciento de la concentración original estaba obligado durante la filtración.

"Hemos logrado estos altos valores en una sola pasada," dice Bolisetty.

Incluso durante varias pasadas, la membrana híbrida filtra las sustancias tóxicas con un alto grado de fiabilidad. A pesar de que la concentración de mercurio en el filtrado incrementado por un factor de 10 0.4 de ppm (partes por millones) para 4.2 10 ppm después pasa, la cantidad de proteína utilizada fue extremadamente baja.

Para filtrar medio litro de agua contaminada, los investigadores utilizaron una membrana de un peso de sólo una parte de un gramo 10th, de los cuales 7 por ciento en peso se compone de fibras de proteína.

"Un kilo de proteína de suero sería suficiente para purificar 90,000 litros de agua", dice Mezzenga.

Esto sugiere la eficiencia se puede aumentar mediante la adición de más contenido de proteínas en la membrana, añade, haciendo hincapié en la flexibilidad de este nuevo enfoque.

Mezzenga, que ha patentado la tecnología, confía en que el filtro va a encontrar su camino en el mercado.

"Existen numerosas aplicaciones para él, y el agua es uno de los problemas más acuciantes que enfrentamos hoy", añade.

Fuente: ETH Zurich

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