Ju Li, profesor de ciencia e ingeniería de materiales en el MIT, menciona al respecto:
“En cuestión de horas, nuestro proceso puede purificar una gran cantidad de agua potable por debajo del límite de uranio de la EPA (Agencia de Protección Ambiental de EE.UU)”.
Los resultados de la investigación han sido publicados en Advanced Materials.
Mediante la aplicación de carga eléctrica sobre espuma de óxido ha demostrado ser eficaz en la eliminación del uranio en el agua potable.
El proyecto inició hace 3 años, con el objetivo de encontrar mejores alternativas para la limpieza ambiental de diversos metales pesados presentes en sitios dedicados a la minería.
Los métodos actuales han demostrado ser ineficaces y con limitaciones en cuanto a la eliminación de metales como el cromo, cadmio, arsénico, plomo, mercurio, radio y uranio, además de costosos.
Ahmed Sami Helal, co-autor del estudio, explica:
“Estas técnicas son muy sensibles a los compuestos orgánicos en el agua y son deficientes para separar los contaminantes de metales pesados, por lo que implican tiempos de operación prolongados, altos costos de capital y, al final de la extracción, generan más lodos tóxicos”.
Un número extenso de sitios alrededor del planeta muestran concentraciones de uranio cercanas o superiores al límite máximo recomendado por la EPA de 30 partes por mil millones (ppb), un nivel relacionado con daño renal, riesgo de cáncer y cambios neuro-conductuales en humanos.
Para el equipo de investigación el desafío primordial consistió en encontrar un proceso práctico de rehabilitación exclusivamente sensible al uranio, con la capacidad de lograr su extracción sin que se generaran residuos tóxicos.
Anteriormente se habían llevado a cabo investigaciones, las cuales mostraron que la fibra de carbono cargada eléctricamente tiene la capacidad de filtrar el uranio del agua, sin embargo los resultados han mostrado ser parciales e imprecisos.
¿Cómo resolvió este obstáculo el grupo de investigación del MIT?
Los investigadores observaron el comportamiento de espuma de grafeno utilizada en baterías de litio y azufre.
El equipo trabajó en la transformación de la espuma de grafeno en el equivalente a un imán de uranio.
Descubrieron que al enviar una carga eléctrica a través de la espuma, la cuál divide el agua y libera hidrógeno, se puede lograr el aumento del pH local, para de esa manera inducir un cambio químico que retira los iones de uranio de la solución.
De esta manera el uranio se vincula a la superficie de la espuma, una vez en la superficie se forma hidróxido de uranio cristalino nunca antes visto.
Cuando se invierte la carga eléctrica, los cristales de hidróxido de uranio se deslizan de forma fácil de la espuma.
Después de experimentar cientos de veces, el equipo pudo obtener la composición química y la electrólisis correcta.
Helal, dice:
“Seguimos cambiando los grupos químicos funcionales para que funcionen correctamente, la espuma era inicialmente bastante frágil, tendía a romperse en pedazos, por lo que necesitábamos hacerla más fuerte y más duradera”.
Li, añade: “Este proceso de filtración de uranio es simple, eficiente y limpio, cada vez que es puesto en práctica, nuestra espuma puede capturar cuatro veces su propio peso de uranio, y podemos lograr una capacidad de extracción de 4.000 mg por gramo, que es una gran mejora con respecto a otros métodos .También hemos logrado un gran avance en la reutilización, porque la espuma puede pasar por siete ciclos sin perder su eficiencia de extracción”.
¿La espuma de grafeno funciona en el agua de mar?
Sí, también es funcional, ya que logra reducir concentraciones de uranio de 3 partes por millón a 19,9 ppb.
El grupo de investigadores cree firmemente en que la eficacia y el bajo costo de su método, puede generar nuevos tipos de filtro de agua doméstico, con la capacidad de adaptarse a los grifos convencionales.
Li, finaliza:
“Algunos de los filtros actuales ya poseen carbón activado, así que tal vez podríamos modificarlos, agregar electricidad de bajo voltaje para filtrar el uranio”.
