En el Instituto de Investigaciones en Materiales (IIM) de la UNAM, encabezado por Monserrat Bizarro Sordo desarrolla materiales que, con el uso de luz, son capaces de degradar compuestos orgánicos que contaminan el agua, investigación de gran relevancia por la escasez y el deterioro del líquido en México y el mundo.
Señaló que los residuos de la industria textil o del papel, por ejemplo, producen en sus procesos enormes volúmenes de aguas residuales y contaminantes orgánicos, como los colorantes. Se trata de moléculas complejas, grandes, que pueden ser tóxicas; además, aún en bajas concentraciones manchan gran cantidad de agua. Los ecosistemas donde se vierten -ríos, lagos o mares- se alteran porque la luz solar no puede penetrar; además, no son biodegradables.
Debido a ello, indicó que “desarrollamos materiales capaces de degradar este tipo de compuestos con el uso de luz”, abundó la experta. Se trata de películas delgadas de materiales semiconductores con actividad fotocatalítica (como el óxido de zinc, de titanio u otros óxidos metálicos) que, por lo general, absorben luz ultravioleta.
En dicha investigación se estudian su estructura y propiedades para modificarlos mediante la introducción de “impurezas” de otros elementos químicos, para que puedan absorber luz visible y, de esta manera, aprovechar la que emite el Sol, energía gratuita, limpia y prácticamente permanente. Esas películas miden del orden de cientos de nanómetros y hasta una micra, y se depositan sobre un sustrato, en este caso, láminas de vidrio.
“Son de vidrio común, con una capa de material fotocatalítico, que se introduce a un recipiente con agua contaminada –en este caso con colorante-; lo exponemos a la luz y después de un tiempo la concentración del colorante disminuye, se hace más claro hasta volverse transparente y degradarse completamente”.
La ganadora de la Beca para las Mujeres en la Ciencia L´Oréal-UNESCO-AMC, 2011, explicó que se usa óxido de zinc porque es un semiconductor abundante, económico y con un “brecha de energía prohibida” grande, de 3.2 electrón volts.
En un material, los electrones en su estado base “normal” están en una banda de valencia, pero existe otra, de conducción. Un semiconductor requiere un estímulo para que conduzca la corriente eléctrica, que debe ser suficientemente grande para romper la barrera o el espacio vacío que hay entre ambas bandas. Dicha energía es proporcionada por la luz.
“Necesitamos la cantidad suficiente para que un electrón de la banda de valencia pase a la de conducción, y se puedan generar reacciones de oxidación y reducción en el momento que el material esté en contacto con el agua contaminada”.
Con la investigación, dada a conocer en revistas de circulación internacional como Applied Catalysis B, Catalysis Today, International Journal of Photoenergy, y Applied Surface Science, se espera obtener un material con alta actividad fotocatalítica, capaz de absorber luz visible, que sea estable después de varios reusos, con buena adherencia al sustrato.
Además, hacer pruebas en un reactor solar de mayores dimensiones, del que ya se tiene un prototipo. De esa forma, “aportaremos un granito de arena al mejoramiento ambiental y a la investigación científica”, finalizó.
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