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(Foco Nanowerk) A medida que la población mundial crece y los suministros de agua dulce se vuelven escasos, convertir la abundante agua de mar en agua potable se ha convertido en una necesidad urgente en todo el mundo. La desalinización es una posible solución, pero los métodos tradicionales como la destilación y la ósmosis inversa consumen mucha energía y son perjudiciales para el medio ambiente. Por ello, los científicos han estado buscando formas más sostenibles de desalinizar eficientemente el agua de mar.
La desalinización de agua de mar es un proceso que consume mucha energía y representa aproximadamente el 1% del consumo mundial de energía. Actualmente, las tecnologías térmicas como la destilación son los métodos de desalinización más utilizados, pero son costosas y contaminantes.
La desalinización por adsorción, que utiliza materiales porosos para capturar iones de sal, se muestra prometedora como una alternativa más sostenible. Sin embargo, los materiales presentan desventajas como la baja eficiencia o la dificultad de regenerarlos sin contaminar más el agua. Normalmente, la regeneración implica un enjuague con soluciones químicas, lo que aumenta la huella medioambiental.
Aquí es donde entran en juego las estructuras organometálicas (MOF). Los MOF se caracterizan por grandes superficies y propiedades sintonizables, lo que los hace muy adecuados para la adsorción y separación de moléculas. Sin embargo, encontrar MOF estables en el agua fue un desafío.
Ahora investigadores en China están informando de avances en la superación de este obstáculo. En un artículo publicado en Nanomateriales aplicados ACS (“Estructuras metálicas-orgánicas nanoporosas decoradas con espiropirano para la adsorción reversible controlada por luz de múltiples sales del agua: implicaciones para la purificación del agua”) describen el desarrollo de nuevos materiales MOF que pueden absorber y liberar sal del agua simplemente girando un interruptor de luz. .
La nueva tecnología explota las propiedades únicas de un MOF llamado NH2-MIL-101Cr, que se basa en cromo y enlazadores orgánicos y tiene buena resistencia al agua en comparación con otros MOF. Los investigadores modificaron este MOF uniendo moléculas sensibles a la luz llamadas espiropiranos, creando materiales que podrían adsorber y liberar varios iones de sal en respuesta a estímulos luminosos.
![Estructuras organometálicas decoradas con espiropirano](https://www.nanowerk.com/spotlight/id63998_1.jpg)
Una ventaja clave de este enfoque es que permite la regeneración de los MOF completamente libre de químicos. Según el autor principal Liming Jiang de la Universidad de Zhejiang, este trabajo proporciona una estrategia de síntesis para materiales de adsorción de sal que no requieren productos químicos para su regeneración. «Por lo tanto, se considera que este novedoso adsorbente fotorrenovable tiene un gran potencial para su uso en la desalinización sostenible y la purificación del agua mediante energía solar», afirmó Jiang.
En la oscuridad, los MOF decorados con espiropirano adsorbieron eficientemente sales monovalentes y divalentes. Su absorción de iones se comparó favorablemente con la de otros materiales MOF reportados recientemente. Bajo luz solar simulada, los MOF podrían liberar la mayoría de los iones adsorbidos en 30 minutos.
Este ciclo podría repetirse al menos diez veces, conservando más del 70% de la capacidad de adsorción original del MOF.
El método de cambio de luz también funcionó con agua salobre sintética que contenía una mezcla de sal. La absorción fue menor que la de las sales simples, pero el material aún eliminó cantidades significativas de iones, siendo el magnesio el que se capturó de manera más eficiente.
Aunque prometedores, quedan dudas sobre cómo se comportarían los MOF de espiropirano en el tratamiento del agua de mar real, que contiene muchas sales y contaminantes diferentes que podrían interferir con la adsorción y la regeneración. En el futuro, también deberá abordarse la evaluación de la viabilidad económica y la ampliación del proceso de síntesis.
Sin embargo, el estudio proporciona una prueba de concepto para una desalinización completamente libre de químicos y controlada externamente utilizando adsorbentes MOF. Dada la abundancia de luz solar disponible, el enfoque ofrece potencialmente una opción más ecológica y rentable para convertir abundante agua de mar en agua dulce apta para beber y para la agricultura.
De
Miguel
Berger
– Michael es autor de tres libros de la Royal Society of Chemistry: Nano-Society: Pushing the Boundaries of Technology, Nanotechnology: The Future is Tiny y Nanoengineering: The Skills and Tools Making Technology Invisible Copyright ©
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