Los nanotubos pueden desalinizar el agua del mar

Ingenieros norteamericanos consiguen controlar el movimiento del agua con nanotubos


Ingenieros estadounidenses han conseguido que unas membranas de nanotubos de carbono, que rechazan de manera natural el agua, puedan canalizarla e, incluso, desarrollen la capacidad de controlar su flujo y de detenerlo, utilizando leves cargas eléctricas. Ajustando e invirtiendo los voltajes, han logrado así regular con una precisión sin precedentes la absorción y aspiración del agua. De esta forma, han desarrollado un sistema de filtración ligero y económico, extremadamente eficiente, que podría servir para diversas aplicaciones, todas ellas casi inmediatas: desde filtrar las más pequeñas impurezas del agua dulce y desalinizar el agua del mar para convertirla en potable. Por Olga Castro-Perea.




Preciso control del agua mediante nanotubos. Rensselaer.
Aplicando un procedimiento electroquímico que ha combinado las nanotecnologías húmedas y secas, investigadores del Rensselaer Polytechnic Institute de Troy, en Nueva York, han descubierto la forma de controlar el flujo de agua a través de membranas de carbono del tamaño de nanotubos, con un nivel de precisión sin precedentes, informa en un comunicado dicho instituto.

La investigación, que publica en marzo la revista Nano Letters, ha estado dirigida por el profesor de ingeniería mecánica del Renssealer, Nikhil Koratkar, y podría dar lugar a nuevas tecnologías diseñadas para transformar el agua salada en agua potable de manera casi instantánea, o para separar de forma inmediata una hebra específica de ADN de la cadena biológica original.

Desde hace tiempo, las membranas de nanotubos han fascinado a los investigadores por su alta capacidad de flujo y su enorme capacidad selectiva, que les permite filtrar impurezas muy pequeñas y materiales orgánicos, como ADN y proteínas, a partir de materiales con alto contenido en agua. El problema era que los nanotubos son hidrofóbicos, es decir, que presentan un alto nivel de rechazo al agua.

Solución eléctrica

Pero, según Koratkar, él y su equipo han logrado, a pesar de esta característica de los nanotubos, a un nivel muy fundamental, descubrir un nuevo mecanismo de control del transporte del agua, lo que supone la primera vez que un medio electromecánico puede usarse para dirigir la interacción del agua con la superficie del nanotubo.

El sistema consiste en utilizar electricidad de bajo voltaje para manipular el flujo de agua a través de los nanotubos, lo que permite controlar su movimiento con gran nivel de precisión. Para que funcione, se suministra a la membrana del nanotubo un potencial positivo pequeño, de sólo 1,7 voltios, y al agua un potencial negativo. De esta forma, los nanotubos dejan rápidamente de repeler el agua para pasar a bombearla a través del tubo.

Cuando la carga del agua aumenta, ésta fluye por el tubo a una velocidad exponencialmente más rápida. Cuando el experimento se invierte, suministrando al nanotubo una carga negativa, éste alcanza un voltaje mucho mayor (de 90 voltios) que mueve el agua.

Por tanto, solo con invertir la polaridad de los nanotubos, el equipo descubrió que podían poner en marcha o detener el flujo del agua a través de ellos. Si se administra una pequeña carga positiva, el agua se mueve por el tubo, y cuando la carga se invierte, el agua deja de fluir.

Oxidación de la superficie

Los investigadores determinaron que las paredes del nanotubo se habían oxidado electroquímicamente como consecuencia de la electrolisis del agua, lo que significa que átomos de oxígeno recubrieron la superficie de los nanotubos permitiendo el movimiento del agua a través del tubo. Cuando la carga se invierte, está oxidación se detiene y el agua no puede seguir fluyendo a través de la parte no oxidada de dicho tubo.

También descubrieron que podían controlar el índice del flujo del agua a través de los nanotubos uniéndolos unos con otros, permitiendo así que uno bombee agua rápidamente mientras el otro no la bombea.

La posibilidad de esta diferencia entre unos tubos y otros en la absorción del agua y tan cerca no tiene precedentes, y podría permitir el desarrollo de capas de medicamentos que se liberen en un tiempo determinado o dispositivos tecnológicos minúsculos.

Nanotubos específicos

La importancia del descubrimiento radica en que permitirá conseguir agua limpia y potable, retirando la sal del agua gracias al control del flujo de agua a través de los nanocanales.

La investigación se encuentra en su primera fase, pero es prometedora. El siguiente paso será capturar proteínas específicas, ADN o impurezas en el agua, con nanotubos específicamente diseñados con esta finalidad.

Los resultados son en definitiva el primer paso para la creación de nanotubos diseñados para filtrar elementos específicos en materiales orgánicos o agua. De esta manera, las técnicas de micro filtración y separación serán más eficientes y podrían aplicarse a la recuperación medioambiental, a la producción de agua potable, la investigación biomédica y los circuitos avanzados.


Miércoles, 28 de Febrero 2007
Olga Castro-Perea
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