Los científicos acaban de anunciar que han creado una membrana hecha de un subproducto de desecho de la fabricación de aceite vegetal que puede filtrar metales pesados del agua contaminada.
Descubrieron que las proteínas derivadas de los subproductos de la producción de aceite de maní o de girasol pueden atraer iones de metales pesados de manera muy efectiva.
El estudio mostró que este proceso de atracción, llamado adsorción, pudo purificar el agua contaminada para que cumpliera con los estándares internacionales de consumo.
Las tecnologías actuales consumen mucha energía, requieren energía para operar o son muy selectivas en lo que filtran. Sin embargo, su membrana tiene el potencial de ser un método económico, de bajo consumo energético, sostenible y escalable.
«Los metales pesados son un gran grupo de contaminantes del agua que pueden acumularse en el cuerpo humano y causar cáncer y enfermedades mutagénicas», dijo el profesor Ali Miserez de la Universidad Tecnológica de Nanyang (NTU) de Singapur. Nuestro trabajo pone al heavy metal donde pertenece: como un género musical y no como un contaminante en el agua potable”.
La producción de aceites vegetales domésticos genera subproductos de desecho denominados harinas de semillas oleaginosas. Estos son los restos ricos en proteínas que quedan después de extraer el aceite de la planta cruda.
Él Equipo de investigación liderado por la UNT harinas de semillas oleaginosas usadas de dos aceites vegetales comunes: aceites de girasol y aceites de maní. Después de extraer las proteínas de las harinas de semillas oleaginosas, el equipo las transformó en fibrillas de proteína amiloide de tamaño nanométrico, que son estructuras similares a cuerdas hechas de proteínas fuertemente enrolladas. Estas fibrillas de proteína son atraídas por los metales pesados y actúan como un tamiz molecular, capturando iones de metales pesados a medida que pasan.
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Convertir residuos en filtros de agua
«Esta es la primera vez que se obtienen fibrillas de amiloide a partir de proteínas de girasol y maní». dijo el primer autor del artículo.El estudiante de doctorado de la NTU, el Sr. Soon Wei Long.
Los investigadores combinaron las fibrillas de amiloide extraídas con carbón activado, un material de filtro de uso común, para formar una membrana híbrida. Probaron sus membranas en tres contaminantes de metales pesados comunes: platino, cromo y plomo.
A medida que el agua contaminada fluye a través de la membrana, los iones de metales pesados se adhieren a la superficie de las fibrillas de amiloide, un proceso llamado adsorción. La alta relación superficie-volumen de las fibrillas de amiloide las hace efectivas para adsorber una gran cantidad de metales pesados.
El equipo descubrió que sus membranas filtraban hasta el 99,89 % de los metales pesados. De los tres metales probados, el filtro fue más eficaz para el plomo y el platino, seguidos del cromo.
«El filtro se puede utilizar para filtrar cualquier tipo de metales pesados y también contaminantes orgánicos como PFAS (sustancias perfluoroalquilo y polifluoroalquilo), que son sustancias químicas que se han utilizado en una amplia gama de productos industriales y de consumo», dijo Miserez. «Las fibrillas de amiloide contienen enlaces de aminoácidos que atrapan y intercalan partículas de metales pesados mientras permiten el paso del agua».
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Los investigadores dicen que la concentración de metales pesados en el agua contaminada determinará cuánto volumen de agua puede filtrar la membrana. Una membrana híbrida hecha con amiloides de proteína de girasol requerirá solo 35 libras de proteína (16 kg) para filtrar el agua potable del equivalente a una piscina olímpica contaminada con 400 partes por billón.
«El proceso es fácil de escalar debido a su simplicidad y uso mínimo de reactivos químicos, lo que lleva a tecnologías de tratamiento de agua sostenibles y de bajo costo», dijo el Sr. Soon. “Esto nos permite reprocesar los flujos de desechos para otras aplicaciones y explotar completamente varios desechos de alimentos industriales en tecnologías beneficiosas.
Los metales atrapados también se pueden extraer y reciclar. Después de la filtración, la membrana utilizada para atrapar los metales puede simplemente quemarse, dejando atrás los metales.
«Mientras que los metales como el plomo o el mercurio son venenosos y se pueden eliminar de manera segura, otros metales como el platino tienen aplicaciones valiosas en la creación de equipos electrónicos y otros equipos sensibles», dijo el coautor, el profesor Raffaele Mezzenga de ETH Zurich, Suiza.
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Recolección de metales preciosos en proceso
Recuperar el preciado platino, que cuesta $33 000 por 2,2 libras (1 kg), requiere solo 70 libras de proteína (32 kg), mientras que recuperar el oro, que vale casi $60 000, requiere solo la mitad de esa cantidad de proteína
«Dado que estas proteínas están hechas de desechos industriales que valen menos de $ 1/kg, hay grandes beneficios de costos».
Otra gran ventaja, dicen los investigadores, es que esta filtración requiere poca o ninguna energía, a diferencia de otros métodos como la ósmosis inversa que requieren electricidad.
«Con nuestra membrana, la gravedad hace la mayor parte o todo el trabajo», dijo Mezzenga. “Este método de filtrado de baja potencia puede ser muy útil en áreas donde el acceso a la electricidad y la energía puede ser limitado.
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Desde que publicaron su artículo hace tres meses en el diario Ingeniería química, los investigadores exploraron las aplicaciones comerciales de su membrana con BluAct, una empresa derivada europea de filtración de agua de ETH Zurich.
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