Películas de agua: los arquitectos silenciosos de las transformaciones químicas
La humedad del aire que cae sobre la superficie de los materiales forma películas de agua finas e invisibles. Estas películas desempeñan un papel crucial en los suelos y la atmósfera de la Tierra, así como en las nuevas tecnologías. Una tesis de la Universidad de Umeå arroja nueva luz sobre cómo este arquitecto silencioso media en las reacciones químicas.
Las películas de agua están prácticamente presentes en todos los minerales expuestos a la humedad del aire, desde los suelos secos hasta el polvo atmosférico. El número de capas de agua que pueden almacenar los minerales está directamente controlado por la humedad atmosférica. La tesis de Tan Luong desvela cómo las películas de agua de distintos grosores influyen en dos fenómenos importantes para la naturaleza y la tecnología: la transformación de los minerales y la descomposición de los orgánicos. Sus descubrimientos contribuyen a una nueva ciencia fundamental que se necesita urgentemente para afrontar algunos de los principales retos de la humanidad, como el calentamiento global y el control de la contaminación.
Crece en múltiples dimensiones
Los nuevos minerales pueden crecer a partir de iones -átomos o moléculas cargados- que se disuelven de los minerales primarios en películas de agua. Estos iones reaccionan además con gases ambientales, como el dióxido de carbono y el oxígeno, y crecen hasta convertirse en nuevos minerales que pueden alterar la función del mineral primario.
Las películas de agua extremadamente finas que cubren parcialmente las superficies minerales pueden albergar el crecimiento de minerales, pero sólo en dos dimensiones, como si se tratara del crecimiento lateral de una sola hoja de papel. En cambio, las películas de agua más gruesas, con más de una capa, estimulan el crecimiento tridimensional, como si se apilaran muchas hojas de papel para formar un libro.
"Este conocimiento es beneficioso para fabricar materiales en entornos con humedad controlada. El tamaño y la forma de los materiales influyen en sus funciones en tecnologías avanzadas, como el desarrollo de baterías y las estrategias de eliminación de contaminantes", afirma Tan Luong.
Captura ecológica de CO2
Muchas tecnologías de captura de dióxido de carbono (CO2) se enfrentan al reto de los costes energéticos que, a su vez, pueden dejar una huella de carbono. Por eso, una solución ecológica que imite la forma en que las rocas naturales, como las estalagmitas de las cuevas, capturan el CO2 podría ayudar a conseguir una emisión cero.
Con este fin, Tan Luong estudió la capacidad de captura de CO2 de la magnesia (MgO), un componente básico de los residuos mineros específicos que es un material potencial para desarrollar tecnologías más ecológicas. Sin embargo, descubrió que los recubrimientos ultrafinos del producto de carbonato de magnesio pueden envenenar eficazmente las reacciones. A continuación, identificó una vía prometedora que puede sortear este cuello de botella mediante un ataque químico en condiciones de humedad extremadamente alta.
"Hemos puesto de relieve el potencial del MgO para capturar CO2 en condiciones de humedad dinámica. Aun así, para conseguir una captura ecológica y eficaz, hay que seguir trabajando para evitar los recubrimientos que entorpecen las reacciones", afirma Tan Luong.
El papel del oxígeno
El estudio de Tan Luong también reveló cómo las películas de oxígeno y agua aceleran o ralentizan la conversión de contaminantes orgánicos en sustancias inocuas -como CO2 y agua- mediante un método que convierte la energía luminosa en energía química. Sus hallazgos hacen avanzar nuestros conocimientos fundamentales, necesarios para innovar en las tecnologías de purificación del agua y el aire.
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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