La desinfección del agua es uno de los factores que más contribuye a prevenir enfermedades a nivel global. Como alternativa o complemento al tratamiento químico y con luz UV, de EEUU llega la propuesta de desinfectar el agua con un polvo metálico reciclable, hecho de nanoescamas de óxido de aluminio, sulfuro de molibdeno, cobre y óxido de hierro, que adquiere un alto y rápido poder desinfectante mediante la luz UV y la luz visible de alta energía del sol.
Desinfección del agua potable
Según la Organización Mundial de la Salud, en el 2022 al menos 1.700 millones de personas en todo el mundo utilizaron una fuente de agua potable contaminada con heces.
La contaminación fecal es uno de los mayores riesgos para la seguridad del agua destinada al consumo humano, ya que es el origen de grandes brotes de enfermedades infecciosas.
En busca de alternativas o complementación a los tratamientos convencionales para la desinfección del agua, investigadores de la Universidad de Standford (EEUU) han desarrollado un polvo metálico reciclable, de bajo coste y con gran poder de desinfección bacteriana del agua, que podria contribuir a mejorar el nivel de población mundial con acceso a agua potable segura.
El nuevo desinfectante desarrollado en Stanford está hecho de una estructura de nanoescamas de óxido de aluminio, sulfuro de molibdeno, cobre y óxido de hierro. Estos materiales, una vez sumergidos en el agua y expuestos a los rayos UV o a la luz visible de alta energía del sol, funcionan de forma conjunta y tienen la capacidad de matar miles de bacterias presentes en el agua en tan solo segundos.
Ciclo de desinfección: Se agita polvo desinfectante en agua contaminada con bacterias (arriba a la izquierda). La mezcla se expone a la luz solar, que mata rápidamente todas las bacterias (arriba a la derecha). Un imán recoge el polvo metálico tras la desinfección (abajo a la derecha). Luego se vuelve a cargar el polvo en otro vaso de agua contaminada y se repite el proceso de desinfección (abajo a la izquierda). (Crédito de la imagen: Tong Wu/Universidad de Stanford)
El estudio se centró en la bacteria E. coli, indicador de contaminación fecal del agua, aunque el equipo de Stanford planea probar la nueva tecnología en otros patógenos transmitidos por el agua, incluidos virus, protozoos y parásitos.
Una solución rápida, no tóxica y reciclable
Según explica el investigador Yi Cui, coautor del estudio, después de absorber fotones del sol, el catalizador de sulfuro de molibdeno y cobre actúa como un semiconductor, liberando electrones que reaccionan con el agua circundante y generando peróxido de hidrógeno y radicales hidroxilo, una de las formas de oxígeno más destructivas desde el punto de vista biológico.
Las nanoescamas metálicas pueden dispersarse rápidamente en el agua, entrar en contacto físico con una gran cantidad de bacterias y destruirlas rápidamente, dañando gravemente sus membranas celulares.
Imágenes microscópicas de E. coli antes (izquierda) y después de la desinfección. La bacteria muere rápidamente después de que la luz solar produzca sustancias químicas que causan graves daños a las membranas celulares bacterianas, como se muestra en los círculos rojos. (Crédito de la imagen: Tong Wu/Universidad de Stanford)
Por otra parte, los subproductos químicos generados por la luz solar (peróxido de hidrógeno y radicales hidroxilo) si no entran en contacto con bacterias para oxidar se descomponen rápidamente en agua y oxígeno, sin generar compuestos tóxicos.
Otra ventaja de esta tecnologia es que resulta reciclable. El óxido de hierro permite eliminar las nanoescamas del agua con un imán común. En las pruebas realizadas los investigadores utilizaron con éxito el magnetismo para recolectar el mismo polvo para tratar 30 muestras diferentes de agua contaminada.
Según sus creadores, las nanoescamas son también fáciles de fabricar, no tienen un alto coste y su producción podría escalarse a nivel industrial rápidamente.
Futuras aplicaciones
Los autores del estudio piensan que su innovadora tecnología puede revolucionar la desinfección del agua y servir de inspiración para futuros avances en este campo. Por ejemplo, podría ser útil, durante el dia, en plantas de tratamiento de aguas residuales que actualmente utilizan lámparas UV para desinfectar el agua tratada. Con la luz solar funcionaría mucho más rápido que los rayos UV y probablemente ahorraría energía.
También imaginan aplicaciones a nivel de usuarios particulares. Sería posible obtener agua potable rápidamente en pequeños recipientes tan sólo con poner el polvo metálico en el agua, agitarlo bajo la luz del sol, esperar un minuto y retirar las partículas metálicas con un imán para poder volver a utilizarlas.
Fuente:
Referencia:
Wu, T., Liu, B., Liu, C. et al. Solar-driven efficient heterogeneous subminute water disinfection nanosystem assembled with fingerprint MoS2. Nat Water 1, 462–470 (2023). https://doi.org/10.1038/s44221-023-00079-4
