Los humanos somos diseñadores de nuestro entorno y nuestras decisiones transforman radicalmente el mundo en el que vivimos. Industrias como la energética, la petroquímica, la minera, la farmacéutica y la textil contaminan el agua, el aire y el suelo, amenazando nuestro planeta y nuestra salud. Metales, colorantes, aceites, fármacos y gases, entre otros, son la amenaza.
Para eliminar estos contaminantes del medio ambiente, los científicos exploramos soluciones innovadoras, como los nanomateriales.
Héroes invisibles
Los nanomateriales son materiales tan pequeños que no los podemos ver a simple vista, pero sí podemos apreciar su enorme impacto. Podríamos decir que son unos superhéroes minúsculos, pero increíblemente poderosos. Están hechos a escala nano, lo que significa que son mil millones de veces más pequeños que un metro.
Los nanomateriales se pueden crear con varios compuestos químicos y pueden ser partículas, tubos o láminas.
Su magia radica en cómo interactúan con el entorno: son capaces de atrapar contaminantes y pueden desvanecerlos solo con la luz del sol. Pero la magia no se detiene ahí. Estas sustancias también tienen el poder de ayudar a generar energía, por ejemplo, usando la luz del sol o creando biogás o a través del movimiento.
Partículas que atrapan y destruyen contaminantes
Uno de los poderes de estos héroes diminutos es atrapar en su superficie (por adsorción) a los “villanos”. Los contaminantes pueden ser atrapados de forma física (fisisorción) o química (quimisorción). Nosotros, por ejemplo, usamos diminutos materiales magnéticos para atrapar colorantes y aceites para limpiar el agua.
El dióxido de titanio (TiO₂) es otro tipo de héroe que actúa como un eliminador cuando la luz del sol incide sobre él. Este proceso desata un torbellino de reacciones rápidas que pueden descomponer contaminantes (fotocatálisis) en el aire y el agua, transformándolos en sustancias inofensivas. Es como una “fiesta química” donde la luz solar y nanomateriales formados por dióxido de titanio se unen para purificar nuestro entorno.
Otros nanomateriales, como los óxidos de hierro, ayudados por sustancias como el peróxido de hidrógeno, pueden también desatar reacciones capaces de romper moléculas de contaminantes presentes en el agua para transformarlos en sustancias no tóxicas para el ser humano y el medio ambiente. Por ejemplo, en nuestro grupo de investigación estamos creando materiales porosos con este tipo de nanomateriales en su superficie que no solo atrapan, sino que también destruyen contaminantes.
Energía limpia gracias a los nanomateriales
El biogás surge de una receta energética que tiene como ingredientes sobras de comida, desperdicios y microorganismos que descomponen esos residuos. Pero ¿cómo pueden los nanomateriales marcar la diferencia?
Las nanopartículas “motivan” a los microorganismos para producir más biogás, al mismo tiempo que ayudan a reducir desechos, mejorando así el proceso. Mientras que algunas otras diminutas partículas sirven de nutrientes para los microorganismos, o se convierten en impulsores de energía, o actúan como herramientas que los microorganismos utilizan para la creación de biogás.
Los nanomateriales también tienen el increíble poder de mejorar la producción y la capacidad de atrapar y guardar energía solar en los paneles fotovoltaicos. Ellos logran atrapar más luz de lo normal para transformarla en electricidad. Además, actúan como guardianes “abrazando” la energía creada para almacenarla por más tiempo y liberarla cuando se necesita. Por ejemplo, los puntos cuánticos formados por distintos elementos son uno de los nanomateriales más utilizados con este objetivo de convertir más luz en energía eléctrica.
Además, existen dispositivos que pueden generar electricidad mediante el frotamiento entre dos superficies, como entre nuestros zapatos y el piso cuando caminamos. Algunos nanomateriales con propiedades dieléctricas, como las nanopartículas de plata, pueden ser incorporados a las superficies de estos dispositivos para aumentar la generación de electricidad lo suficiente para encender un foco.
A estos dispositivos se les conoce comúnmente como nanogeneradores triboelectricos y están ganando popularidad debido a que permiten aprovechar todo tipo de energía mecánica disponible que se desperdicia en actividades tan cotidianas como caminar y correr para transformarla en electricidad limpia.
Además de los ejemplos que hemos descrito, existen muchos otros tipos de nanomateriales que están siendo desarrollados para ayudarnos a cuidar la salud del planeta. Aún hay mucho por hacer para potenciar a estos héroes invisibles y lograr que trabajen mejor, pero vamos por buen camino.