Con nanotecnología descontaminan agua y recuperan petróleo

A partir del desarrollo de nanotubos de un mineral de arcilla, llamado haloisita, y de un mineral que genera magnetismo, de nombre magnetita, investigadores de la Facultad de Estudios Superiores (FES) Cuautitlán, encabezados por Yolanda Marina Vargas Rodríguez, logran adsorber contaminantes del agua, entre ellos bacterias, sustancias radiactivas, virus, parásitos, fertilizantes, pesticidas, fármacos, nitratos, fosfatos, plásticos y desechos fecales. En ocasiones, es difícil detectarlos porque estos elementos no siempre tiñen el líquido.

Vargas Rodríguez, responsable del Laboratorio 11 Nanomateriales y Catálisis de la Unidad de Investigación Multidisciplinaria (UIM) de esa entidad académica, tiene el compromiso de contribuir a reducir la polución de cuerpos de agua.

Hace más de ocho años inició el desarrollo de diversas estrategias. Al principio empleó nanotubos de haloisita (NTHs) para atraer y retener sustancias dañinas de las residuales, los cuales efectúan este proceso de manera natural.

Este proyecto surgió con la idea de aplicarse en la industria textil, como un filtro para limpiar las grandes cantidades del líquido. “Se coloca directamente en la cisterna y luego se recupera debajo de ella”, explicó. Por sus características, esta tecnología también puede beneficiar a las industrias farmacoquímicas y a los hospitales, pues ya se encuentra lista para su uso inmediato.

Con el objetivo de explotar las bondades de este mineral, recientemente la universitaria orientó este desarrollo a la recuperación de petróleo del mar: derrames de las plataformas, de los barcos o de algún accidente, entre otros. Luego de una investigación exhaustiva, descubrió que lo más adecuado para ello es emplear materiales magnéticos, con la idea de hacer componentes más benignos, como la magnetita que no contamina. De este modo, decidió agregarla a los nanotubos de haloisita, porque se adiciona a la mancha de petróleo y lo recupera.

La científica mencionó que hay tres opciones para rescatar los hidrocarburos: usar tensoactivos (un detergente que se disuelve, pero quedan burbujas en el mar); quemarlo (causaría mayor contaminación ambiental por las partículas de dióxido de carbono, azufre, etcétera), y, la más viable, la recuperación magnética.

Con ese propósito, ideó un soporte para la magnetita, pues no quería mezclarla con los nanotubos de haloisita debido a que ambos adsorben; sin embargo, al jalarla de los nanotubos se quedaría en el agua, contaminando. Por eso, creó un nanocomposito (material con propiedades singulares) y lo evaluaron con los diferentes tipos de petróleo que hay en el país.

Lo agregó como polvo, formó un ferrofluido y luego aplicó el campo magnético. El resultado fue que con los hidrocarburos más viscosos (los más difíciles de recuperar) funcionó mejor, “permite recoger la mancha, el petróleo se extiende mucho, la va recogiendo y la podemos ir desplazando hacia donde lo vamos a recuperar”, indicó.

En un inicio, evaluó la magnetita con nanotubos de carbono, pero su síntesis resultó compleja y cara; en contraste, con la haloisita se redujeron los costos, pues ambos son naturales. La magnetita es un material superparamagnético, lo que significa que una vez que se le quita el imán deja de ser magnético y, gracias a esta característica, puede recuperarse el combustible.

Cabe destacar que cuando ése se recobra puede reutilizarse, ya que se usa poco material magnético y, aunque queden algunos residuos, permanecen en los asfaltenos (compuestos químicos orgánicos del hidrocarburo crudo), lo cual le genera modificaciones. Por tanto, es factible procesarlo o destilarlo.

En beneficio del medio ambiente

Esta línea de investigación fue desarrollada para beneficiar al medio ambiente y dar solución a algunos de los problemas que se presentan con los derrames marítimos del carburante. Actualmente, lo común es agregar tensoactivos, que permanecen y repercuten en la cadena alimentaria, pues los peces lo ingieren y después llega al consumo humano. También, perjudica o acaba con la vida de los animales que se zambullen o salen a la superficie, porque se les adhiere y obstruye sus vías respiratorias. Además, también puede causar daños irreversibles en la flora y fauna.

Debido a los importantes alcances de este proyecto, la académica trabajó por cuatro años para obtener la patente, que logró en 2021 y quedó registrada con el nombre de “Nanocomposito magnético, su proceso de síntesis y proceso de recuperación de petróleo o aceites de cuerpo de agua usando dicho nanocomposito”.

En esta línea de investigación también colaboran Adolfo Obaya Valdivia y Guadalupe Iveth Vargas Rodríguez, académicos de la FES Cuautitlán; José Álvaro Chávez Carvayar, del Instituto de Investigaciones en Materiales, y además cuentan con el apoyo del Instituto de Física de la Universidad Nacional.