En el Instituto de Investigaciones en Materiales
(IIM) de la UNAM, encabezado por Monserrat Bizarro Sordo desarrolla materiales
que, con el uso de luz, son capaces de degradar compuestos orgánicos que
contaminan el agua, investigación de gran relevancia por la escasez y el
deterioro del líquido en México y el mundo.
Señaló que los residuos de la
industria textil o del papel, por ejemplo, producen en sus procesos enormes
volúmenes de aguas residuales y contaminantes orgánicos, como los colorantes.
Se trata de moléculas complejas, grandes, que pueden ser tóxicas; además, aún
en bajas concentraciones manchan gran cantidad de agua. Los ecosistemas donde
se vierten -ríos, lagos o mares- se alteran porque la luz solar no puede
penetrar; además, no son biodegradables.
Debido a ello, indicó que “desarrollamos materiales capaces de degradar este tipo de compuestos
con el uso de luz”, abundó la experta. Se trata de películas delgadas de
materiales semiconductores con actividad fotocatalítica (como el óxido de zinc,
de titanio u otros óxidos metálicos) que, por lo general, absorben luz
ultravioleta.
En dicha investigación se estudian
su estructura y propiedades para modificarlos mediante la introducción de
“impurezas” de otros elementos químicos, para que puedan absorber luz visible
y, de esta manera, aprovechar la que emite el Sol, energía gratuita, limpia y
prácticamente permanente. Esas películas miden del orden de cientos de
nanómetros y hasta una micra, y se depositan sobre un sustrato, en este caso,
láminas de vidrio.
“Son de vidrio común, con una
capa de material fotocatalítico, que se introduce a un recipiente con agua
contaminada –en este caso con colorante-; lo exponemos a la luz y después de un
tiempo la concentración del colorante disminuye, se hace más claro hasta
volverse transparente y degradarse completamente”.
La ganadora de la Beca para
las Mujeres en la Ciencia L´Oréal-UNESCO-AMC, 2011, explicó que se usa óxido de
zinc porque es un semiconductor abundante, económico y con un “brecha de
energía prohibida” grande, de 3.2 electrón volts.
En un material, los electrones
en su estado base “normal” están en una banda de valencia, pero existe otra, de
conducción. Un semiconductor requiere un estímulo para que conduzca la
corriente eléctrica, que debe ser suficientemente grande para romper la barrera
o el espacio vacío que hay entre ambas bandas. Dicha energía es proporcionada
por la luz.
“Necesitamos la cantidad
suficiente para que un electrón de la banda de valencia pase a la de
conducción, y se puedan generar reacciones de oxidación y reducción en el
momento que el material esté en contacto con el agua contaminada”.
Con la investigación, dada a
conocer en revistas de circulación internacional como Applied Catalysis
B, Catalysis Today, International Journal of
Photoenergy, y Applied Surface Science, se espera
obtener un material con alta actividad fotocatalítica, capaz de absorber luz
visible, que sea estable después de varios reusos, con buena adherencia al
sustrato.
Además, hacer pruebas en un
reactor solar de mayores dimensiones, del que ya se tiene un prototipo. De esa
forma, “aportaremos un granito de arena al mejoramiento ambiental y a la
investigación científica”, finalizó.
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