Los monolitos 3D de cerámica que limpian el agua de contaminantes

La crisis del agua es un hecho. En el mundo hay 2200 millones de personas sin acceso a suministros seguros de agua potable y otros 3500 millones aún no tienen servicios adecuados de saneamiento. Estos datos, revelados en el último informe Mundial sobre el Desarrollo de los Recursos Hídricos de las Naciones Unidas, no hacen más que confirmar la necesidad de acciones concretas para asegurar condiciones de vida sanas. Uno de los principales retos en la crisis del agua es el tema de la contaminación. La basura, el plástico en los mares, el vertimiento de productos químicos y desechos industriales, la penetración de químicos en aguas subterráneas y muchas otras actividades humanas afectan la calidad de nuestros suministros de agua. En los últimos años, desde 3Dnatives hemos identificado algunos proyectos que ven soluciones en el uso de la impresión 3D, como los Filter Caps. Un ejemplo más reciente es el uso de monolitos de cerámica impresos en 3D para limpiar el agua de sustancias químicas.

Un equipo de la Universidad de Bath en Inglaterra ha encontrado una solución que elimina al menos el 75% del ácido perfluorooctanoico (PFOA) del agua. Inventaron unos monolitos en forma de enredadera, impresos con cerámica. Los resultados de este estudio muestran buenas señales y los responsables consideran su producto como una nueva herramienta eficaz y escalable para la eliminación de sustancias químicas del agua.

Créditos: Chemical Engineering Journal

¿Qué sustancias químicas eliminan los monolitos de cerámica impresos?

Las sustancias perfluoroalquiladas (PFAS) son una de las familias de químicos más utilizados actualmente en la industria. Las PFAS también son conocidas como “sustancias químicas duraderas” pues toman hasta 1000 años en descomponerse. Estas sustancias se utilizan en varios productos de consumo por su resistencia al agua, la grasa y el fuego. Algunos ejemplos de productos que contienen estas sustancias son los sartenes de teflón, productos de limpieza, papeles resistentes a las grasas, textiles, entre otros. Dentro de estas sustancias se encuentra el ácido perlurooctanoico (PFOA), el cual se ahora se podría eliminar con los monolitos impresos en cerámica. A pesar de su utilidad, no es sorpresa que las PFAS sean dañinas para la salud. Algunos estudios han revelado que las PFAS causan trastornos tiroideos, cambios hormonales, problemas de desarrollo y cardiovasculares y aumentan el riesgo de cáncer y diabetes.

La eliminación de PFAS con monolitos 3D

Lo monolitos que se han creado miden alrededor de 4 cm y tienen forma de celosía. La tinta que han utilizado está impregnada de óxido de indio cerámico, que al colocarse en agua con PFAS, estas se adhieren inmediatamente a los monolitos y se pueden eliminar en menos de tres otras. La Dra. Liana Zoumpouli, investigadora asociada del Departamento de Ingeniería Química de la Universidad Bath afirma: «Utilizar la impresión 3D para crear los monolitos es relativamente sencillo, y también significa que el proceso debería ser escalable. La impresión 3D nos permite crear objetos con una gran superficie, lo que es clave para el proceso. Una vez que los monolitos están listos, basta con echarlos al agua y dejar que hagan su trabajo. Es muy emocionante y algo que estamos deseando seguir desarrollando y ver en uso».

Tecnología de impresión

El proceso para crear estos monolitos de cerámica ha sido la extrusión de material y se ha utilizado la impresora 3D de cerámica Lutum®5 de VormVrij. Este último, un fabricante de soluciones para la impresión 3D de cerámicas basado en Países Bajos. Como se ha mencionado antes, los monolitos tienen un diseño de celosía o enredadera y el estudio ha demostrado que se pueden reutilizar luego de una primera limpieza de PFAS. Para usarlas de nuevo solo se someten a un tratamiento térmico de “regeneración” a alta temperatura después de cada uso.

Extrusor de la Lutum®5 (créditos:VormVrij)

Las pruebas en esta primera fase han demostrado que los monolitos impresos son capaces de eliminar el 75% del PFOA del agua y tanto su fabricación como su uso es compatible con las actuales plantas de tratamiento de aguas del Reino Unido y otros países. De ahora en adelante, los investigadores seguirán perfeccionando los monolitos y esperan que se apliquen a gran escala. Este estudio aparece en la revista Chemical Engineering Journal, puedes consultar la publicación completa AQUÍ.

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*Créditos de la foto de portada: University of Bath