Eliminan bacterias en agua con fotocatalizador activo por luz solar

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Especialistas del Cinvestav, en colaboración con expertos de Reino Unido y España, tratan agua contaminada por microorganismos causantes de enfermedades gastrointestinales

Un material en desuso empleado en la industria de la extracción sirve como base para que expertos del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav) Unidad Saltillo diseñen un catalizador que elimina bacterias del agua, a fin de reducir infecciones gastrointestinales.

La investigación realizada en el Laboratorio de Revaloración de Residuos del Cinvestav Unidad Saltillo se basó en la eliminación de la bacteria Escherichia coli de fuentes de agua para consumo humano a través de un catalizador basado en dióxido de titanio.

De acuerdo con Lourdes Díaz Jiménez, parte de grupo de investigadores que participaron en el proyecto, se decidió analizar la eliminación de ese patógeno debido a que se trata de una bacteria que es común en infecciones que afectan gravemente a la salud de las personas, e incluso es causante de cólera.

“Lo que buscamos fue darle un nuevo valor a un catalizador que empleaba Pemex en el proceso de recuperación de azufre a partir del endulzamiento de gas natural, y que tras su uso sólo se mandaba a confinamiento”, refirió la investigadora.

El proyecto consistió en reactivar el catalizador para otros procesos, entre ellos se buscó sintetizar un material que tuviera propiedades antibacterianas, por ello eligieron el dióxido de titanio (TiO2). Posterior a esta investigación se continuó con el mejoramiento de fotocatalizadores, para lo cual se estudió la actividad fotocatalítica de materiales compuestos de TiO2 y óxido de grafeno reducido.

La razón por la que escogieron el dióxido de titanio se debió a su actividad fotocatalítica, cuyo proceso involucra la generación de pares electrón-hueco dentro de su estructura, los cuales a su vez serán los encargados de producir especies reactivas de oxígeno, encargadas de actuar en contra de los microorganismos. Sin embargo, el dióxido de titanio requiere de luz ultravioleta para producir las especies reactivas de oxígeno, lo cual reduce su capacidad de ser utilizado con luz natural.

El proceso de transición del interior del dióxido de titanio hacia la superficie por parte de los pares electrón-hueco fue uno de los mayores retos a los que se enfrentó el equipo de investigadores del Cinvestav, ya que ese proceso tiene una duración de nanosegundos.

Por ello los científicos echaron mano del grafeno, un material que en la última década ha cobrado gran relevancia por sus diversos usos. En este caso soportaron el catalizador de dióxido de titanio con grafeno con la intensión de emplear la luz visible para generar las especies reactivas sin que se produjeran pérdidas en la transición de los pares electrón hueco hacia la superficie, y de esa manera asegurar la eliminación de las bacterias.

Gracias a esa propuesta pudieron obtener resultados alentadores para el tratamiento de agua, al lograr eliminar por completo las bacterias en un proceso de 90 minutos empleando 18 miligramos de material por litro. De acuerdo con Díaz Jiménez, estos resultados dan oportunidad de seguir trabajando en el desarrollo de esta tecnología que, eventualmente, pueda emplearse en zonas con escaso o nulo acceso a agua para consumo humano.

Esta investigación se realizó en colaboración con investigadores de universidades de Reino Unido y España, y fue producto de la tesis de doctorado de Brenda Cruz Ortiz, egresada del Cinvestav Unidad Saltillo, bajo la dirección de Lourdes Díaz Jiménez y Dora Cortés Hernández.

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