Emplean nanotubos para descontaminar el agua

Por Boletín UNAM-DGCS-486, agosto de 2014

• Los de haloisita representan una gran posibilidad para la adsorción de distintas sustancias que contaminan el agua
  • Sus propiedades físicas y químicas, derivadas de su versatilidad estructural, generan una amplia gama de posibilidades en los campos de la catálisis heterogénea, en materiales biológicos y en distintos sistemas funcionales

Los nanotubos de haloisita (abreviados como NTHs) representan una gran posibilidad para la absorción de distintas sustancias que contaminan el agua. Sus propiedades físicas y químicas, derivadas de su versatilidad estructural, generan una amplia gama de posibilidades en los campos de la catálisis heterogénea, en materiales biológicos y en distintos sistemas funcionales.

Se trata de nanotubos de origen natural: es un mineral de arcilla formado por la meteorización de distintos tipos de rocas (ígneas y no ígneas). La haloisita es un aluminosilicato conformado por una capa octaédrica de alúmina y otra tetraédrica de óxido de silicio perteneciente a la familia del caolín, que se enrollan para formar una estructura tubular hueca.

Los NTHs son extraídos de depósitos minerales y utilizados sin tratamiento. La longitud de los nanotubos es de una a 15 micras y tienen un diámetro interior de 10 a 30 nanómetros, y exterior de entre 50 y 70, según los depósitos de extracción. Las propiedades de su superficie externa son similares a las del dióxido de silicio, mientras que las del cilindro interior están asociadas con el óxido de aluminio.

Las superficies activas de estos materiales han sido utilizadas como adsorbente de colorantes, tales como violeta de metilo, rojo neutro, azul de metileno y verde de malaquita, entre otros.

Ésta es una de las principales líneas de investigación de Yolanda Marina Vargas Rodríguez, investigadora de la Facultad de Estudios Superiores (FES) Cuautitlán, corresponsable del Laboratorio 11 de la Unidad de Investigación Multidisciplinaria (UIM), donde se realizan estudios de adsorción de varias sustancias endocrino-disruptoras de soluciones acuosas, a partir de nanotubos de haloisita.

Para tratar aguas residuales

El enfoque de la investigación del laboratorio de nanomateriales y catálisis de la UIM tiene dos vertientes pues, según explicó Marina Vargas, los nanotubos de haloisita pueden ser utilizados directamente en la adsorción de sustancias dañinas en aguas residuales sin necesidad de procesarlas, es decir, de forma natural. Esto supone una acción viable para tratar aguas de empresas textiles antes de que sean arrojadas a los mantos acuíferos.

Pero al modificar los NTHs para estimular sus propiedades adsorbentes, a través de un tratamiento ácido-térmico (con ácidos minerales u orgánicos), se generan nuevos materiales que pueden ser utilizados como adsorbentes. En este punto la investigación ha logrado mayor rapidez de adsorción o catálisis para promover diversas reacciones, entre ellas, las de tipo Diels-Alder.

Debido a que la caracterización por sí sola representa el principal ángulo de esta línea de investigación, el equipo de trabajo desarrolló el libro “Caracterización de materiales, nanomateriales y catalizadores”, presentado recientemente.

En esa publicación se explican las distintas técnicas de caracterización (microscopía electrónica de barrido, microscopía electrónica de transmisión, microscopía de fuerza atómica, difracción de rayos X y adsorción de nitrógeno), que han dado pie al desarrollo de los diversos usos que hoy se le pueden dar a los NTHs.

Usos industriales de los nanotubos de haloisita

Además de adsorber sustancias coloridas, los nanotubos de haloisita son capaces de atrapar una variedad de materiales y agentes activos como cobre, fármacos, polisacáridos y enzimas para formar nanocompositos, cuyas aplicaciones van dirigidas hacia sistemas de liberación prolongada, nuevos materiales plásticos y fotocalizadores.

El trabajo de la académica también destaca en el estudio de películas reforzadas con nanotubos; en este sentido colaboran al menos siete alumnos, además de un grupo de profesores dedicados a la química, e incluso, un estudiante de ingeniería bioquímica proveniente del Instituto Tecnológico de Acapulco, que realiza una estancia de investigación.

Además, se colabora con el Instituto de Física, el Instituto de Materiales y la propia Facultad de Química, lo cual ha resultado útil para la ciencia, con un potencial tan alto como lo hay en Alemania, Japón, China y Estados Unidos, países que se destacan por su propia aportación en el renglón de los nanotubos de haloisita.