Un grupo de científicos ha desarrollado una nueva estructura con grafeno más eficiente que podría servir para crear filtros que separen el agua de materiales contaminantes a nivel molecular, que podría aplicarse tanto a escala industrial como doméstica, en países con problemas de aguas contaminadas
Desde su descubrimiento en el 2004, el mundo no se ha cansado de esperar con los brazos abiertos al grafeno y a las innumerables aplicaciones promete ofrecer este considerado material del futuro.
La electrónica es uno de los sectores donde mayor encaja el grafeno gracias a su alta conductividad eléctrica y resistencia que, por ejemplo, han permitido fabricar teléfonos móviles del tamaño de pulseras que pueden desplegar pantallas de infarto.
Por supuesto, las cualidades de este material bidimensional tampoco no han podido evitar ser pasadas por agua ya que, según los expertos, “los poros que se originan al apilar varias capas de grafeno pueden servir como membranas selectivas que separen el líquido elemento de otros compuestos no deseados”.
“En la última década ha surgido todo un campo para estudiar estos espacios que se forman entre los nanomateriales bidimensionales. Puedes utilizar esos huecos para almacenar o cultivar, aunque durante los últimos años ha surgido un campo de nanofluidos que pretende usar esos canales como filtro a nivel molecular”, comenta Robert Hurt, profesor de la Escuela de Ingeniería de Brown.
Según este experto, la utilización de los nanocanales como método de filtración origina un enorme problema: al apilar las hojas de grafeno en columnas se construyen unos canales excesivamente largos por donde tienen que pasar el líquido escogido. “Apilar el grafeno de forma perpendicular al plano permitiría al líquido atravesar una distancia más corta al ser la altura vertical menos larga que su longitud y ancho”, declara Robert Hurt.
Por ese motivo, Muchun Liu, un ex investigador postdoctoral en el laboratorio de Hurt, y el propio Robert decidieron aplicar sus teorías a través de una disposición que Muchun había desarrollado. En concreto, apilaron las láminas de grafeno sobre un sustrato elástico en tensión. Una vez dispuesto el grafeno, liberaron la tensión del sustrato para conseguir que las láminas se “arrugasen” en picos afilados.
“Cuando comienzas a arrugar el grafeno, estás inclinando las hojas y los canales fuera del plano. Si lo arrugas lo suficiente, los canales terminan alineados casi verticalmente”, señala Muchun Liu.
Cuando consiguieron esta disposición, recubrieron la estructura con epoxi para costar después sus partes superiores inferiores, logrando así una membrana con canales cortos y estrechos por donde solo pueden pasar las moléculas más pequeñas. “Entonces, por ejemplo, el agua puede pasar, pero los contaminantes orgánicos o algunos iones metálicos serían demasiado grandes para pasar. Así que podrías filtrarlos”, argumenta Robert Hurt.
En este sentido, las pruebas de prueba de concepto demostraron que el vapor de agua podía pasar fácilmente a través de ensamblaje denominado VAGMEs (membranas de grafeno alineadas verticalmente). Con los resultados sobre la mesa, los investigadores planean continuar desarrollando la tecnología, con miras a posibles aplicaciones de filtrado industrial o doméstico y mejorar la calidad del agua en países con problemas de alta contaminación hídrica.
