Las mejores membranas compuestas
Los materiales de desecho se utilizan para crear un sistema de filtración ecológico para aplicaciones industriales.
Las cáscaras de gamba, los extractos de plantas y el plástico reciclado han ayudado a los investigadores de la KAUST a construir una membrana compuesta de película fina sostenible que podría sustituir a las membranas convencionales, cuyo coste medioambiental es mayor.
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Las membranas compuestas de película fina se utilizan ampliamente en aplicaciones como el tratamiento de aguas residuales, la separación de gases y la producción de productos químicos. Incluyen un soporte poroso cubierto por una capa ultrafina que contiene poros a nanoescala que pueden atrapar moléculas y partículas minúsculas al tiempo que permiten el paso de disolventes líquidos.
La mayoría de estas membranas se fabrican con materiales derivados de los combustibles fósiles, algunos de los cuales son tóxicos. Por eso, un equipo de investigación dirigido por Gyorgy Szekely se propuso rediseñar estas membranas utilizando materiales y procesos ecológicos.
El equipo fabricó el soporte poroso con plástico reciclado y lo recubrió con un polímero natural no tóxico llamado quitosano, derivado de las cáscaras de las gambas. El Grupo Nacional de Acuicultura (Naqua) de Arabia Saudí produce anualmente unas 50.000 toneladas de residuos de cáscaras de gambas, que se utilizan para producir 135 toneladas de quitosano al año.
Para convertir el quitosano en una membrana nanoporosa, el equipo reticuló sus cadenas poliméricas utilizando 2,5-furandicarboxaldehído (FDA), una molécula derivada de residuos vegetales mediante procesos ecológicos. Los investigadores eligieron el eucaliptol, producido a partir de las hojas del eucalipto, como disolvente para esta reacción. También utilizaron un catalizador llamado TMG, una alternativa más ecológica a los compuestos duros que se suelen utilizar para acelerar la reticulación.
"La conversión de biomasa residual disponible en abundancia en materiales de valor añadido, como esta membrana, no sólo resuelve un problema de gestión de residuos, sino que también genera un producto de valor añadido", afirma Szekely. El uso de materiales de desecho también significa que la nueva membrana tiene un coste similar al de las membranas convencionales, añade.
Tras optimizar el proceso de preparación de la membrana, los investigadores probaron las membranas utilizando un disolvente llamado acetona que llevaba moléculas de poliestireno de diferentes longitudes, junto con una molécula más pequeña llamada dímero de metilestireno.
La membrana permitió que la acetona fluyera a través de ella a una velocidad similar a la de las membranas convencionales. "También puede filtrar moléculas de un tamaño equivalente al de los tintes o los principios farmacéuticos activos", afirma Cong Yang, estudiante de doctorado del equipo. "Por tanto, esta membrana es prácticamente aplicable a las industrias biomédica, textil, farmacéutica o alimentaria".
Los investigadores también demostraron que podían ajustar las propiedades de la membrana con un disolvente no tóxico llamado TamiSolve. Ahora esperan colaborar con las granjas de camarones locales para garantizar un suministro sostenible de quitosano, así como desarrollar procesos para fabricar las membranas a mayor escala.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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