Investigadores del ICMS-CSIC-US han creado arcillas sintéticas que eliminan metales pesados del agua con una eficacia diez veces mayor que los materiales convencionales, mejorando la depuración y reutilización de aguas contaminadas.
Un equipo de investigación del Instituto de Ciencia de los Materiales de Sevilla (ICMS-CSIC-US) ha logrado un avance significativo en la eliminación de metales pesados del agua. Han desarrollado arcillas sintéticas que superan en hasta diez veces la eficacia de los materiales convencionales, como las arcillas naturales y el carbón activo. Este innovador material tiene la capacidad de retener contaminantes altamente tóxicos, como el plomo, el cadmio y el mercurio, que son comunes en aguas afectadas por actividades industriales o mineras.
La clave de esta innovación radica en que no se utilizan arcillas naturales, sino que se fabrican en laboratorio con características específicas para mejorar la captura de contaminantes. Según explica la investigadora María Dolores Alba Carranza, se inspiran en la estructura de las arcillas naturales, compuesta por capas muy finas que pueden atrapar sustancias entre ellas. Esta modificación permite un mejor control sobre su composición y su interacción con los contaminantes.
Los metales pesados son especialmente peligrosos debido a su toxicidad y capacidad de acumulación en organismos vivos, incluidos los humanos. Por ejemplo, el plomo está relacionado con daños neurológicos, mientras que el cadmio y el mercurio pueden causar problemas renales y afectar la cadena alimentaria. Ante este panorama preocupante, los investigadores han implementado una nueva estrategia basada en materiales diseñados para capturar estos contaminantes de manera más efectiva.
Las arcillas sintéticas desarrolladas funcionan como un 'sándwich' de capas microscópicas que atrapan los metales en su interior y presentan una capacidad de adsorción notablemente superior a otros materiales utilizados comúnmente para la depuración del agua. Francisco Javier Osuna Barroso, otro miembro del equipo, señala que estas arcillas logran valores elevados en la captura de metales como el mercurio y el plomo, lo cual confirma su potencial como alternativa viable en tratamientos de descontaminación.
El proceso para crear estas arcillas comienza con la combinación de diferentes compuestos y su exposición a altas temperaturas hasta obtener un material sólido con estructura laminar. Posteriormente, se modifica su superficie añadiendo grupos químicos que actúan como 'puntos de anclaje' para los metales pesados. Así, no solo se atrapan contaminantes entre las capas del material, sino también en su superficie, lo que aumenta aún más su eficacia.
Las pruebas realizadas consistieron en simular aguas contaminadas con distintas concentraciones de plomo, cadmio y mercurio. Los investigadores midieron cuánto material era capaz de retener cada tipo de metal y analizaron cómo se producía esa retención. Los resultados indicaron que algunos metales se adhieren reversiblemente al material, permitiendo así su reutilización.
Este avance no solo tiene implicaciones directas para el tratamiento de aguas contaminadas; también podría mejorar procesos relacionados con la reutilización del agua y reducir el impacto ambiental causado por estos contaminantes en ecosistemas acuáticos. El equipo científico está explorando mejoras adicionales, incluyendo la incorporación de propiedades magnéticas para facilitar la recuperación y reutilización del material.
A largo plazo, estos materiales podrían integrarse en tecnologías avanzadas como membranas o recubrimientos utilizados en energía nuclear o gestión de residuos radiactivos. Esperanza Pavón González destaca que este estudio establece las bases para desarrollar materiales más eficientes y personalizados para la depuración del agua, contribuyendo así a modelos más sostenibles y a una mejor gestión hídrica.
Este trabajo ha sido financiado por la Consejería de Universidad, Investigación e Innovación de la Junta de Andalucía, dentro del proyecto P12-FQM-567 ‘Optimización de sistemas de almacenamiento en seco usando materiales avanzados basados en nanoarcillas’.
Las arcillas sintéticas desarrolladas por el equipo de investigación son capaces de eliminar metales pesados como el plomo, el cadmio y el mercurio, que son altamente tóxicos y asociados a problemas graves de salud.
Estas arcillas se fabrican en laboratorio combinando distintos compuestos y sometiéndolos a altas temperaturas para obtener un material sólido con estructura laminar. Su superficie se modifica añadiendo grupos químicos que actúan como 'puntos de anclaje' para los metales pesados.
Las arcillas tienen aplicaciones directas en el tratamiento de aguas contaminadas y pueden mejorar los procesos de reutilización del agua, contribuyendo a reducir el impacto de contaminantes en suelos y ecosistemas acuáticos.
El equipo está trabajando en incorporar propiedades magnéticas a las arcillas para facilitar su recuperación y reutilización, así como explorar su uso en la captura de otros contaminantes como fármacos, disolventes o pesticidas.