Los metales pesados constituyen uno de los grupos de contaminantes ambientales de mayor preocupación.
La presencia de plomo, cadmio o cromo en el agua produce grandes daños ambientales, y a través de la cadena trófica acaban siendo asimilados por el ser humano. Por ello, actividades industriales como la de producción de energía, la minería o de combustibles fósiles tratan de minimizar el impacto ambiental con sistemas de depuración de sus aguas residuales. Un sistema para la eliminación de residuos es el filtrado con membranas. Un equipo de investigación de la Universidad de Valladolid (UVA) ha logrado implementar una tecnología para conocer la carga eléctrica de estas membranas, que, en último término, permitirá mejorar su capacidad de retener contaminantes en un futuro.
La tecnología se denomina espectroscopia de impedancia. Se basa en conceptos de química y electricidad. La impedancia es un término técnico que hace referencia a la dificultad de que la corriente eléctrica transite por un conductor, una forma de resistencia. Sucede, por ejemplo, en cualquier aislante que protege un cable común de cualquier aparato que funcione por la electricidad.
Un tipo de membrana empleada en el sistema de depuración de aguas residuales de origen industrial tiene una carga eléctrica. Por este sistema, se atraen los iones disueltos en el agua de metales pesados, impidiendo su paso a los cauces naturales. "Las membranas cargadas son más eficientes que otras técnicas de limpieza y la electroscopia ayuda a conocer el grado de éxito de este filtro", relata el catedrático Pedro Prádanos, del Grupo de Superficies y Materiales Porosos (SMAP), unidad de la Universidad de Valladolid asociada al Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) a través del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros de Madrid.
En un trabajo de investigación recientemente publicado en la revista científica Chemical Engineering Science, la UVa, junto a las universidades de Extremadura y Nacional de San Luis (Argentina), ha determinado la carga eléctrica neta de membranas con capacidad de filtrado a escala micrométrica. Para ello, han empleado un microscopio de fuerza atómica, un dispositivo muy sofisticado capaz de detectar fuerzas del órden de nanonewtons y de representar en una pantalla los átomos de carbono de una lámina de grafito, por ejemplo. Con este instrumental, por primera vez se ha podido medir la capacidad de retención de iones de estas membranas.
El desarrollo de la nanociencia está llevando a la industria nuevos y prometedores materiales. En la escala nanométrica, la materia cambia de propiedades. Nanopartículas de oro, por ejemplo, no son doradas, sino verdes. Esta modificación del comportamiento ha traído avances espectaculares en robótica, telecomunicaciones o medicina. También ha llegado a las membranas para el filtrado de aguas residuales. En el mercado ya existen nanomateriales para el cribado de metales pesados para evitar su expulsión a las corrientes naturales. El personal del Departamento de Física Aplicada, sin embargo, ha propuesto regresar a la escala de micrómetro, de un orden mil veces más grande que la del nanómetro.
La razón es la eficiencia. "Nos permite procesar más litros de líquido con la misma cantidad de energía", explica Prádanos. No obstante, en la industria el uso de membranas para microfiltración todavía es inferior al de nanofiltración.
El grupo SMAP está reconocido por la Junta de Castilla y León como unidad de investigación consolidada, un distintivo para los grupos de investigación de la comunidad autónoma que cuenta con un mayor nivel de calidad y de producción científica. Además del desarrollo de tecnologías para la mejora de membranas de filtrado de aguas residuales, tiene aplicaciones en otros campos, como el de sistemas para separar gases de efecto invernadero.
