María Palma Chaves Aracena y Isabel María Martín Luque
Un equipo de científicos de la Universidad de Manchester (Reino Unido) ha logrado crear unas membranas de óxido de grafeno que no se agrandan en contacto con el agua y que son capaces de tamizar las sales comunes.
Un equipo de científicos de la Universidad de Manchester (Reino Unido) ha logrado crear unas membranas de óxido de grafeno que no se agrandan en contacto con el agua y que son capaces de tamizar las sales comunes.
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| Figura 1. Cientificos de la Universidad de Manchester. |
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| Figura 2. Óxido de grafeno. |
El óxido de grafeno (GO), puede definirse como una lámina de grafeno funcionalizada con distintos grupos oxigenados.
Sin embargo, a pesar de conocer los grupos funcionales, su
distribución a lo largo de la red de óxido de grafito no ha sido esclarecido.
Por ésta razón hay diferentes propuestas de las estructuras químicas del oxido
de grafeno.
Actualmente, el modelo más aceptado incluye diferentes grupos oxigenados distribuidos aleatoriamente en la lámina de óxido de grafeno. Entre estos grupos oxigenados se pueden encontrar grupos epóxido o hidroxilo.
El óxido de grafeno puede sintetizarse de una manera sencilla mediante un proceso de oxidación del grafito, conocido como el método de Hummers. Mediante éste método se hace reaccionar grafito con una mezcla de permanganato potásico, nitrato sódico y ácido sulfúrico concentrado.
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| Figura 3. Método Hummers. |
El interés de este material
reside en que puede ser empleado como precursor para producir grafeno o como un
material grafénico en sí mismo, debido al amplio rango de aplicaciones que
presenta. Este amplio rango de aplicaciones está basado principalmente en sus
buenas propiedades eléctricas, alta flexibilidad y alta resistencia a la
rotura.
Debido a que el óxido de grafeno es un material que se pueden funcionalizar tanto de manera covalente como no covalente, le hace jugar un papel importante en el campo de la biomedicina para su empleo como portador de farmacos o para crear biosensores fluorescentes utilizados en biomedicina para la deteccion de ADN y de proteinas.
Otra de las aplicaciones enmarcadas dentro del campo de la de la medicina en la que se podria emplear el oxido de grafeno es para lograr empastes dentales más robustos, que sean capaces de sustituir a los empleados hasta ahora basados en mezcla de metales o materiales compuestos de ceramica y vidrio en polvo, debido a la facilidad que presentan frente a la corrosion.
Debido a todas las aplicaciones que presenta el óxido de grafeno, parece ser un buen candidato que sigue buscando su hueco al lado del grafeno en el mundo de la nanotecnología.
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| Figura 4. Biomedicina. |
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| Foto 5. Uso en la odontología. |
Otra de las aplicaciones enmarcadas dentro del campo de la de la medicina en la que se podria emplear el oxido de grafeno es para lograr empastes dentales más robustos, que sean capaces de sustituir a los empleados hasta ahora basados en mezcla de metales o materiales compuestos de ceramica y vidrio en polvo, debido a la facilidad que presentan frente a la corrosion.
Debido a todas las aplicaciones que presenta el óxido de grafeno, parece ser un buen candidato que sigue buscando su hueco al lado del grafeno en el mundo de la nanotecnología.
Estas membranas de óxido de
grafeno desarrolladas en el Instituto Nacional
del Grafeno ya han demostrado
el potencial de filtrar pequeñas nanopartículas, moléculas orgánicas, e incluso
las sales grandes.
Sin embargo, no se podían tamizar las sales comunes porque
requerían tamices aún más pequeños y las membranas se hinchaban ligeramente al ser sumergidas en agua, con
lo que las sales más pequeñas aún seguían filtrándose por los poros junto con
el agua.
¿CÓMO LOGRARON QUE NO SE FILTRARAN LAS SALES DEL AGUA DE MAR?
El paso innovador fue que los investigadores sobrepusieron una capa delgada de resina epoxi a cada lado del tejido de óxido de grafeno. Lo cual impidió que la membrana se expandiera, afinando las propiedades del material.
Es decir, controlando el espacio de los poros con
precisión hasta una escala atómica, por lo que ya era posible tamizar las sales
comunes.
¿QÚE OCURRE?
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| Figura 6. Tamiz de grafeno. |
Cuando las sales comunes se disuelven en agua, forman siempre una "concha" de moléculas de agua alrededor de las moléculas de sales, lo que permite que los diminutos poros de las membranas de óxido de grafeno impidan que la sal fluya junto con el agua.
Las moléculas de agua son
capaces de pasar a través de la barrera de la membrana con una rapidez ideal
para la aplicación de estas membranas para la desalinización.
¿QÚE SE PUEDE VISUALIZAR EN EL FUTURO?
El equipo de investigadores deberá demostrar también cómo producir estas membranas a escala industrial y a bajo costo, y cuánto podrán resistir en contacto constante con agua de mar.
Esta tecnología tiene el potencial de revolucionar la
filtración del agua en todo el mundo, en particular en países que no pueden
permitirse plantas de desalinización a gran escala. Para el año 2025, la
Organización de Naciones Unidas (ONU) espera que el 14 por ciento de la
población mundial tenga problemas de escasez de agua.
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| Figura 7. Paises con poca infraestructura financiera. |
También se espera que se puedan construir sistemas de membranas de óxido de grafeno a escalas más pequeñas, haciendo accesible esta tecnología a países que no cuentan con la infraestructura financiera para financiar grandes plantas sin comprometer el rendimiento del agua dulce producida.
Referencias:
- https://www.muyinteresante.es/ciencia/articulo/convierten-agua-de-mar-en-agua-potable-gracias-al-grafeno-451491294519 (26/11/2017)
- http://www.t13.cl/noticia/tendencias/bbc/el-revolucionario-filtro-de-grafeno-que-puede-convertir-agua-de-mar-en-agua-potable (26/11/2017)
- http://www.lavanguardia.com/vida/20170403/421425701002/tamices-de-grafeno-convierten-el-agua-de-mar-en-agua-potable.html (26/11/2017)
- http://www.europapress.es/ciencia/laboratorio/noticia-filtros-grafeno-pueden-convertir-agua-mar-potable-20170403181139.html (26/11/2017)
- http://www.elespectador.com/noticias/ciencia/un-filtro-de-grafeno-la-solucion-para-convertir-el-agua-del-mar-en-agua-potable-articulo-68789 (26/11/2017)
Grafeno = Dolor
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