Los científicos acaban de anunciar que han creado una membrana hecha de un subproducto de desecho de la producción de aceite vegetal, que puede filtrar metales pesados del agua contaminada.
Descubrieron que las proteínas derivadas de los subproductos de la producción de aceite de maní o de girasol pueden atraer iones de metales pesados de manera muy efectiva.
El estudio demostró que este proceso de atracción, llamado adsorción, logró purificar el agua contaminada para que cumpliera con los estándares internacionales de consumo.
Las tecnologías actuales consumen mucha energía, requieren energía para funcionar o son muy selectivas en lo que filtran. Sin embargo, su membrana tiene el potencial de ser un método rentable, de bajo consumo, sostenible y escalable.
“Los metales pesados representan un gran grupo de contaminantes del agua que pueden acumularse en el cuerpo humano y causar cáncer y enfermedades mutagénicas”, dijo el profesor Ali Miserez de la Universidad Tecnológica de Nanyang en Singapur (NTU). Nuestro trabajo pone al heavy metal en su lugar, como género musical y no contaminante en el agua potable”.
La producción de aceites vegetales domésticos genera subproductos de desecho denominados harinas de oleaginosas. Estos son los restos ricos en proteínas que quedan después de extraer el aceite de la planta cruda.
los Grupo de investigación liderado por la UNT utilizaron harinas de semillas oleaginosas de dos aceites vegetales comunes: aceites de girasol y maní. Después de extraer las proteínas de las harinas de semillas oleaginosas, el equipo las transformó en fibrillas de proteína amiloide de tamaño nanométrico, que son estructuras similares a cuerdas hechas de proteínas fuertemente envueltas. Estas fibrillas de proteína son atraídas por los metales pesados y actúan como un tamiz molecular, atrapando iones de metales pesados a medida que pasan.
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Convierta los desechos en filtros de agua
“Esta es la primera vez que se obtienen fibrillas de amiloide a partir de proteínas de girasol y maní”, dijo el primer autor del diarioEl estudiante graduado de NTU, el Sr. Soon Wei Long.
Los investigadores combinaron las fibrillas de amiloide extraídas con carbón activado, un material de filtración de uso común, para formar una membrana híbrida. Probaron sus membranas en tres contaminantes de metales pesados comunes: platino, cromo y plomo.
A medida que el agua contaminada fluye a través de la membrana, los iones de metales pesados se adhieren a la superficie de las fibrillas de amiloide, en un proceso llamado adsorción. La alta relación superficie-volumen de las fibrillas de amiloide las hace eficientes para adsorber una gran cantidad de metales pesados.
El equipo descubrió que sus membranas filtraban hasta el 99,89 % de los metales pesados. De los tres metales probados, el filtro fue más eficaz para el plomo y el platino, seguidos del cromo.
“El filtro se puede utilizar para filtrar cualquier tipo de metal pesado y también contaminantes orgánicos como las PFAS (sustancias perfluoroalquilo y polifluoroalquilo), que son sustancias químicas utilizadas en una amplia gama de productos de consumo e industriales”, dijo Miserez. “Las fibrillas de amiloide contienen enlaces de aminoácidos que atrapan y encierran partículas de metales pesados entre ellas mientras dejan pasar el agua”.
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Los investigadores dicen que la concentración de metales pesados en el agua contaminada determinará cuánta agua puede filtrar la membrana. Una membrana híbrida basada en amiloide de proteína de girasol requerirá solo 35 libras de proteína (16 kg) para filtrar el agua potable del equivalente a una piscina olímpica contaminada con 400 partes por billón.
“El proceso es fácilmente escalable debido a su simplicidad y uso mínimo de reactivos químicos, lo que apunta hacia tecnologías de tratamiento de agua sostenibles y de bajo costo”, dijo Soon. “Esto nos permite reprocesar los flujos de residuos para otras aplicaciones y aprovechar al máximo los diferentes residuos de alimentos industriales en tecnologías rentables.
Los metales atrapados también se pueden extraer y reciclar. Después de la filtración, la membrana utilizada para atrapar metales puede simplemente quemarse, dejando atrás los metales.
“Si bien los metales como el plomo o el mercurio son venenosos y se pueden eliminar de manera segura, otros metales, como el platino, tienen aplicaciones valiosas en la creación de equipos electrónicos y otros equipos sensibles”, dijo el coautor, el profesor Raffaele Mezzenga de la ‘ETH en Zúrich. Suiza.
Lijado de metales preciosos en el proceso
Recuperar el preciado platino, que cuesta 33.000 dólares por 1 kg (2,2 libras), requiere solo 32 kg (70 libras) de proteína, mientras que recuperar el oro, que vale casi 60.000 dólares, requiere solo la mitad de las proteínas.
“Considerando que estas proteínas están hechas a partir de desechos industriales que valen menos de US$1/kg, hay grandes beneficios en costos”.
Otra gran ventaja, dicen los investigadores, es que esta filtración requiere poca o ninguna energía, a diferencia de otros métodos como la ósmosis inversa que requieren electricidad.
“Con nuestra membrana, la gravedad hace la mayor parte o todo el trabajo”, dijo Mezzenga. “Este método de filtrado de baja potencia puede ser muy útil en áreas donde puede haber acceso limitado a la electricidad y la electricidad.
Desde que publicaron su artículo hace tres meses en el diario Ingeniería Química, los investigadores exploraron las aplicaciones comerciales de su membrana con BluAct, una empresa europea de filtración de agua derivada de ETH Zurich.
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