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Nuevo material de bajo costo de diseño innovador para combatir la contaminación del aire y el agua

TECNOLOGÍA DE INGENIERÍANuevo material de bajo costo de diseño innovador para combatir la contaminación del aire y el agua

El estudio ha producido un nuevo material que podría adsorber los contaminantes del aire y el agua y podría ser una alternativa sostenible de bajo costo al carbón activado que se usa actualmente.

Contaminación ensucia la tierra, el agua, el aire y otros componentes del medio ambiente de nuestro planeta, lo que los hace inseguros y no aptos para su uso. Contaminación es causado por la introducción o entrada artificial de un contaminante (s) en un ambiente natural. La contaminación es de varios tipos; Por ejemplo, la contaminación de la tierra es causada principalmente por los desechos domésticos o la basura y los desechos industriales de las empresas comerciales. La contaminación del agua se produce cuando se introducen sustancias extrañas en el agua, incluidos productos químicos, aguas residuales, pesticidas y fertilizantes o metales como el mercurio. La contaminación del aire es causada por partículas en el aire provenientes de la quema de combustibles, como el hollín, que contiene millones de partículas diminutas que flotan en el aire. Otro tipo común de contaminación del aire son los gases peligrosos, como el dióxido de azufre, el monóxido de carbono, los óxidos de nitrógeno y los vapores químicos. la contaminación atmosférica producida por el transporte regional y mundial de contaminantes generados por los incendios no se puede evaluar sin recurrir a sistemas de vigilancia terrestres también puede tomar la forma de gases de efecto invernadero (como dióxido de carbono o dióxido de azufre) y ayudar al calentamiento de nuestro planeta a través del efecto invernadero. Otro tipo de contaminación es la contaminación acústica cuando el sonido procedente de aviones, industrias u otras fuentes alcanza niveles nocivos.

A pesar de los grandes esfuerzos que se han realizado en los últimos años para limpiar el medio ambiente, la contaminación sigue siendo un problema importante y plantea riesgos continuos para la salud, que afectan a 200 millones de personas en todo el mundo. Sin lugar a dudas, los problemas son mayores en el mundo en desarrollo, donde las fuentes tradicionales de contaminación como las emisiones industriales, el saneamiento deficiente, la gestión inadecuada de desechos, el suministro de agua contaminada y la exposición a la contaminación del aire interior por combustibles de biomasa afectan a un gran número de personas. Sin embargo, incluso en los países desarrollados, la contaminación ambiental persiste, especialmente entre los sectores más pobres de la sociedad. Aunque los riesgos son generalmente mayores en los países en desarrollo, donde la pobreza, las limitaciones económicas para adoptar tecnología y leyes ambientales débiles se combinan para causar altos niveles de contaminación. Este riesgo se ve agravado por el agua no potable, el saneamiento deficiente, la falta de higiene y la contaminación del aire interior. La contaminación tiene efectos perjudiciales sobre los niños no nacidos y en crecimiento, y la esperanza de vida puede ser tan baja como 45 años debido a cánceres y otras enfermedades. Contaminación del aire y del agua es un asesino silencioso y se cree que afecta negativamente a nuestro planeta y, a su vez, a la humanidad. El aire que respiramos tiene una composición química muy definida que es 99 por ciento de nitrógeno, oxígeno, vapor de agua y gases inertes. La contaminación del aire ocurre cuando se agregan cosas que normalmente no se agregan al aire. El material particulado (partículas sólidas y gotitas líquidas que se encuentran en el aire y emitidas por las centrales eléctricas, la industria, los automóviles y los incendios) es ahora omnipresente en las ciudades e incluso en las zonas suburbanas. Además, cada año se liberan millones de toneladas de efluentes industriales en las aguas del mundo. . Tanto las partículas como los colorantes son altamente tóxicos para el medio ambiente, el ecosistema y la humanidad.

Se utilizan de forma rutinaria varios métodos y procedimientos para abordar la contaminación del aire y el agua, incluida la filtración, el intercambio iónico, la coagulación, la descomposición, la adsorción, etc., y cada uno de estos métodos muestra diferentes tasas de éxito. En comparación, la adsorción se considera más factible debido a que es simple, fácil de operar, alta eficiencia, comodidad de uso, etc. Entre los diversos adsorbentes, en la reducción de la contaminación del aire y las aguas residuales, el carbón activado es el adsorbente más comúnmente utilizado. También llamado carbón activado, es una forma de carbón procesado para tener poros pequeños y de bajo volumen que aumentan el área de superficie disponible para la adsorción o reacciones químicas. De hecho, el carbón activado es el estándar de oro en adsorbentes. El carbono tiene una afinidad natural por los contaminantes orgánicos como el benceno, que se adhiere a su superficie. Si "activa" el carbón, es decir, lo vaporiza a 1,800 grados, se forman pequeños poros y bolsas que aumentan su superficie. Los pesticidas, el cloroformo y otros contaminantes se deslizan por los orificios de este panal y se mantienen firmes. Además, no queda carbón en el agua una vez que ha sido tratada a fondo. Las plantas de tratamiento de agua en países en desarrollo como China e India usan de forma rutinaria carbón activado. De manera similar, el carbón activado tiene propiedades especiales que ayudan a eliminar compuestos volátiles, olores y otros contaminantes gaseosos del aire. La forma en que funciona es bastante sencilla. El carbón activado tiene algunas desventajas, en primer lugar, es muy caro y tiene una vida útil muy corta, ya que solo se puede usar hasta que se llenen los poros, por lo que debe cambiar el filtro de vez en cuando. El carbón activado también es difícil de regenerar y su eficacia disminuye con el tiempo. No son eficaces para eliminar los contaminantes que no son atraídos por los carbones o las bacterias y virus patógenos.

Una alternativa económica y sostenible

En un estudio reciente publicado en Fronteras de la química, los investigadores han creado un material asequible, económico y sostenible para combatir la contaminación del aire y el agua. Este nuevo material poroso "verde" producido a partir de desechos sólidos y abundantes polímeros orgánicos naturales parece muy prometedor en términos de adsorción de contaminantes en las aguas residuales y el aire en comparación con el carbón activado y está siendo etiquetado como una "alternativa económica". Este nuevo adsorbente "verde" es una combinación de una materia prima naturalmente abundante, un polisacárido llamado alginato de sodio que se puede extraer de las algas y las algas, con un subproducto industrial, el humo de sílice (subproducto del procesamiento de aleaciones de metal de silicio). Se sintetizó muy fácilmente y se consolidó mediante las propiedades gelificantes del alginato y mediante la descomposición de la porosidad controlada de bicarbonato de sodio a bajas temperaturas en diferentes longitudes de escala. Para probar la contaminación de las aguas residuales, se utilizó un tinte azul como contaminante modelo. Se vio que el nuevo material híbrido adsorbió y eliminó el tinte con una eficiencia de aproximadamente el 94 por ciento, lo que fue muy alentador. Incluso se eliminaron concentraciones muy altas de este tinte. Este material mostró capacidades alentadoras para atrapar material particulado de los gases de escape de diesel. El estudio dirigido por el doctor Elza Bontempi de la Universidad de Brescia, Italia, concluye que este material fue capaz de reemplazar el carbón activado de manera muy eficiente en su capacidad para capturar tanto partículas finas en el aire como contaminantes orgánicos en las aguas residuales, reduciendo así la contaminación. .

Este es un trabajo emocionante, ya que este nuevo material se produce de una manera muy innovadora y económica a partir de polímeros naturalmente abundantes y subproductos de desechos industriales que, de todos modos, siempre se descartan. Este nuevo material, denominado "híbrido orgánico-inorgánico", no solo es de bajo costo, sino que también es sostenible y regenerable y, de hecho, podría desplazar al carbón activado y convertirse en una opción preferida. Incluso consumió menos energía cuando se produjo (la energía "incorporada") y, por lo tanto, deja una huella de carbono mucho menor. Este material también es autoestabilizante y no requiere un tratamiento térmico a altas temperaturas y además se puede escalar para diferentes experimentaciones. Las pruebas en curso indican además que se puede almacenar en condiciones ambientales y solo se vuelve más estable con el tiempo sin degradarse en absoluto. Por lo tanto, es muy versátil y podría tener una amplia gama de aplicaciones en la filtración de aire y agua. Esto genera una gran esperanza para combatir la contaminación del aire y del agua y proteger a la madre tierra y a la humanidad.

***

{Puede leer el trabajo de investigación original haciendo clic en el enlace DOI que figura a continuación en la lista de fuentes citadas}

Fuentes)

Zanoletti A y col. 2019. Un nuevo material híbrido poroso derivado de humo de sílice y alginato para la reducción sostenible de contaminantes. Fronteras de la química. 6. https://doi.org/10.3389/fchem.2018.00060

Equipo SCIEU
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