Nanoingenieros han inventado micromotores tubulares diminutos que eliminan eficazmente el dióxido de carbono de las aguas. Imagen: Laboratory for Nanobioelectronics, UC San Diego Jacobs School of Engineering.
Máquinas mucho más pequeñas que el ancho de un cabello humano podrían algún día ayudar a limpiar la contaminación de dióxido de carbono de los océanos.
Nanoingenieros de la Universidad de California en San Diego (EEUU) han diseñado micromotores que rastrean rápidamente el agua, eliminan el dióxido de carbono presente en ella, y lo convierten en un material sólido utilizable.
El estudio de prueba de concepto ha señalado ya que este sistema podría mitigar la acumulación de dióxido de carbono (C02) en el mar. Y ya se sabe que el CO2 es un gas de efecto invernadero muy nocivo para el medio ambiente.
El equipo de investigadores, dirigido por el profesor de nanoingeniería Joseph Wang, ha publicado sus resultados este mismo mes en la revista Angewandte Chemie.
"Estamos muy entusiasmados con la posibilidad de utilizar estos micromotores para combatir la acidificación de los océanos y el calentamiento global", explica Virendra V. Singh, coautor del estudio en un comunicado de la UC San Diego.
La posibilidad de frenar tecnológicamente la acidificación océanica (proceso por el cual el pH de las aguas marinas desciende) resultará clave para nuestra supervivencia y la del planeta, pues, como ya hemos contado en otras ocasiones, en la historia de la Tierra, la acidificación oceánica ha estado relacionada con extinciones masivas en diversas ocasiones.
Futuro posible
En los experimentos realizados con los micromotores, los nanoingenieros demostraron que estos pueden descarbonatar rápidamente soluciones de agua saturadas de dióxido de carbono.
Así, en cinco minutos, estas máquinas diminutas eliminaron el 90% del dióxido de carbono de una solución de agua desionizada, que es un agua sin iones que absorbe rápidamente el CO2.
Cuando los micromotores fueron probados con una solución de agua de mar, también funcionaron bien, eliminando el 88% del dióxido de carbono en el mismo periodo de tiempo.
"En un futuro, potencialmente, se podrían utilizar estos micromotores como parte de un sistema de tratamiento del agua, en una planta de descarbonatación", explica Kevin Kaufmann, otro de los coautores del estudio.
Nanoingenieros de la Universidad de California en San Diego (EEUU) han diseñado micromotores que rastrean rápidamente el agua, eliminan el dióxido de carbono presente en ella, y lo convierten en un material sólido utilizable.
El estudio de prueba de concepto ha señalado ya que este sistema podría mitigar la acumulación de dióxido de carbono (C02) en el mar. Y ya se sabe que el CO2 es un gas de efecto invernadero muy nocivo para el medio ambiente.
El equipo de investigadores, dirigido por el profesor de nanoingeniería Joseph Wang, ha publicado sus resultados este mismo mes en la revista Angewandte Chemie.
"Estamos muy entusiasmados con la posibilidad de utilizar estos micromotores para combatir la acidificación de los océanos y el calentamiento global", explica Virendra V. Singh, coautor del estudio en un comunicado de la UC San Diego.
La posibilidad de frenar tecnológicamente la acidificación océanica (proceso por el cual el pH de las aguas marinas desciende) resultará clave para nuestra supervivencia y la del planeta, pues, como ya hemos contado en otras ocasiones, en la historia de la Tierra, la acidificación oceánica ha estado relacionada con extinciones masivas en diversas ocasiones.
Futuro posible
En los experimentos realizados con los micromotores, los nanoingenieros demostraron que estos pueden descarbonatar rápidamente soluciones de agua saturadas de dióxido de carbono.
Así, en cinco minutos, estas máquinas diminutas eliminaron el 90% del dióxido de carbono de una solución de agua desionizada, que es un agua sin iones que absorbe rápidamente el CO2.
Cuando los micromotores fueron probados con una solución de agua de mar, también funcionaron bien, eliminando el 88% del dióxido de carbono en el mismo periodo de tiempo.
"En un futuro, potencialmente, se podrían utilizar estos micromotores como parte de un sistema de tratamiento del agua, en una planta de descarbonatación", explica Kevin Kaufmann, otro de los coautores del estudio.
En qué consisten
Los micromotores desarrollados consisten en unos tubos de seis micrómetros de largo que ayudan a convertir rápidamente el dióxido de carbono en carbonato de calcio, un mineral sólido que se encuentra en las cáscaras de huevo, las conchas de diversos organismos marinos, los suplementos de calcio y el cemento.
La superficie externa de los micromotores está constituida por un polímero que contiene la enzima anhidrasa carbónica, que acelera la reacción entre el dióxido de carbono y el agua para formar bicarbonato. El cloruro de calcio, que se añade a las soluciones de agua, ayuda a convertir dicho bicarbonato en carbonato de calcio.
El movimiento rápido y continuo de los micromotores en la solución hace que estos sean extremadamente eficientes en la eliminación de dióxido de carbono del agua, explican los investigadores.
Por otra parte, su movimiento autónomo propicia una mezcla eficiente en la solución, lo que lleva a la conversión más rápida del dióxido de carbono.
Para proporcionar energía a los micromotores en el agua, los investigadores les añadieron un compuesto químico llamado peróxido de hidrógeno, que reacciona con la superficie de platino del interior de los micromotores para generar una corriente de burbujas de oxígeno, que impulsa a estas pequeñas máquinas.
Así, una vez liberados en soluciones de agua que contenían entre un 2 y un 4% de peróxido de hidrógeno, los micromotores alcanzaron velocidades de más de 100 micrómetros por segundo.
Sin embargo, el uso de peróxido de hidrógeno como combustible de los micromotores resulta un inconveniente, pues este es un aditivo extra que requiere del uso de platino, un material caro, en la fabricación de las máquinas. Por eso, como siguiente paso, los investigadores están planeando hacer micromotores que puedan ser propulsados por agua.
"Si los micromotores pudieran utilizar el entorno como combustible, su fabricación sería más escalable, más ecológica y menos costosa", concluye Kaufmann.
Los micromotores desarrollados consisten en unos tubos de seis micrómetros de largo que ayudan a convertir rápidamente el dióxido de carbono en carbonato de calcio, un mineral sólido que se encuentra en las cáscaras de huevo, las conchas de diversos organismos marinos, los suplementos de calcio y el cemento.
La superficie externa de los micromotores está constituida por un polímero que contiene la enzima anhidrasa carbónica, que acelera la reacción entre el dióxido de carbono y el agua para formar bicarbonato. El cloruro de calcio, que se añade a las soluciones de agua, ayuda a convertir dicho bicarbonato en carbonato de calcio.
El movimiento rápido y continuo de los micromotores en la solución hace que estos sean extremadamente eficientes en la eliminación de dióxido de carbono del agua, explican los investigadores.
Por otra parte, su movimiento autónomo propicia una mezcla eficiente en la solución, lo que lleva a la conversión más rápida del dióxido de carbono.
Para proporcionar energía a los micromotores en el agua, los investigadores les añadieron un compuesto químico llamado peróxido de hidrógeno, que reacciona con la superficie de platino del interior de los micromotores para generar una corriente de burbujas de oxígeno, que impulsa a estas pequeñas máquinas.
Así, una vez liberados en soluciones de agua que contenían entre un 2 y un 4% de peróxido de hidrógeno, los micromotores alcanzaron velocidades de más de 100 micrómetros por segundo.
Sin embargo, el uso de peróxido de hidrógeno como combustible de los micromotores resulta un inconveniente, pues este es un aditivo extra que requiere del uso de platino, un material caro, en la fabricación de las máquinas. Por eso, como siguiente paso, los investigadores están planeando hacer micromotores que puedan ser propulsados por agua.
"Si los micromotores pudieran utilizar el entorno como combustible, su fabricación sería más escalable, más ecológica y menos costosa", concluye Kaufmann.
Referencia bibliográfica:
Murat Uygun, Virendra V. Singh, Kevin Kaufmann, Deniz A. Uygun, Severina D. S. de Oliveira, Joseph Wang. Micromotor-Based Biomimetic Carbon Dioxide Sequestration: Towards Mobile Microscrubbers. Angewandte Chemie (2015). DOI: 10.1002/ange.201505155.
Murat Uygun, Virendra V. Singh, Kevin Kaufmann, Deniz A. Uygun, Severina D. S. de Oliveira, Joseph Wang. Micromotor-Based Biomimetic Carbon Dioxide Sequestration: Towards Mobile Microscrubbers. Angewandte Chemie (2015). DOI: 10.1002/ange.201505155.