Científicos chilenos desarrollan sistema nanométrico que elimina contaminantes invisibles del agua a partir de energía solar

• El avance, liderado por el académico Ángel Leiva del Solar Energy Research Center (SERC Chile), abre la posibilidad de aplicar nanotecnología en plantas de tratamiento y sectores productivos, frente a un problema ambiental que es la contaminación de las aguas.

La presencia de contaminantes emergentes en aguas naturales y residuales se ha convertido en uno de los principales desafíos ambientales y sanitarios del siglo XXI. Estos compuestos, que incluyen desde antibióticos y medicamentos hasta plaguicidas, aditivos industriales y productos de cuidado personal, se acumulan silenciosamente en ríos, lagos y sistemas de abastecimiento de agua. Sus efectos ya se observan en los ecosistemas acuáticos y en la salud humana, donde contribuyendo al aumento de la resistencia antimicrobiana.

En este contexto, un equipo de investigadores del Solar Energy Research Center – SERC Chile desarrolló un material nanométrico capaz de reducir en más de 70% los contaminantes presentes en el agua. El proyecto, liderado por el académico Ángel Leiva, combina nanopartículas de dióxido de titanio (TiO₂), que al recibir luz solar desencadenan reacciones químicas, con nanofibras poliméricas que sirven de soporte.

El dióxido de titanio es un material común en pinturas, plásticos y bloqueadores solares, pero a escala nanométrica actúa como fotocatalizador. Esto significa que, al absorber energía solar, puede descomponer moléculas complejas como antibióticos, pesticidas o tintes, transformándolas en compuestos simples e inocuos. En otras palabras, aprovecha la luz como una herramienta de limpieza ambiental.

¿CÓMO FUNCIONA?

De acuerdo lo que explica el Dr. Leiva, quien también es académico UC, el material se fabrica mediante electrohilado, una técnica que genera fibras muy delgadas. “Básicamente consiste en la generación de un jet de disolución de ambos componentes en un solvente adecuado, por inyección con una jeringa. El sistema es sometido a un voltaje muy importante, provocando una evaporación del solvente durante el recorrido del jet entre la aguja de la jeringa y un colector, y finalmente las nanofibras con nanopartículas son recibidas en un colector formando un material tejido con fibras extremadamente finas”, explicó.

En palabras simples, este proceso permite crear fibras diminutas que ofrecen mucha más superficie para atrapar contaminantes y descomponerlos con mayor rapidez, algo que no logran las tecnologías convencionales.

El sistema resultante aprovecha la luz para degradar compuestos dañinos. “Cuando el material es puesto en contacto con una solución de un contaminante orgánico como la Rodamina B, un tipo de colorante sintético, y es irradiado con luz, se favorece la reacción de oxidación del contaminante produciéndose su degradación a componentes inocuos”, señala el investigador de SERC Chile.

La clave está en el tamaño nanométrico. “Al tratarse de un sistema nanométrico, la superficie por unidad de masa es muy alta. Esto favorece el contacto del contaminante con la superficie del material, produciéndose una alta adsorción y luego un alto rendimiento en la degradación del contaminante por irradiación con luz en los sitios activos con nanopartículas de TiO2”, puntualiza el Dr. Leiva.

PUEDE DEGRADAR UNA GRAN VARIEDAD DE MOLÉCULAS

Lo más prometedor es que puede aplicarse a muchos contaminantes invisibles que hoy preocupan a la comunidad científica. “En principio es aplicable a moléculas orgánicas susceptibles de ser degradadas por oxidación. Por esto se puede degradar una gran variedad de moléculas entre las que se encuentran contaminantes emergentes, tales como tintes, compuestos farmacéuticos –medicamentos, antibióticos, drogas, plaguicidas, productos de cuidado personal, aditivos industriales y otros”, detalla el profesor.

El investigador subraya además que este desarrollo no se quedará en el laboratorio. “El proceso de obtención de materiales electrohilados es de fácil escalamiento, por lo cual su potencial para aplicación a mayor escala como, por ejemplo, en plantas de tratamiento, industrias y sectores productivos es factible tecnológicamente”, indicó. Y agregó: “Sabemos que es posible pensar en soluciones de alto impacto frente a uno de los problemas ambientales más silenciosos y difíciles de abordar, como lo son los contaminantes emergentes. Probablemente a futuro cuando sus efectos sean conocidos mejor y sus niveles máximos lleguen a ser incluidos en normas de calidad de agua para distintos usos, estos materiales serán una oportunidad”.