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Antibiofouling Nanopatterned Electrospun Membranes for Nanofiltration Applications

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Un nuevo filtro de membrana inspirado en la naturaleza: una nueva esperanza para el reciclaje de agua

El agua cubre el 70 % de nuestro planeta, pero solo el 3 % es dulce. Dos terceras partes de ella se encuentran en los glaciares helados y no la podemos utilizar. Por tanto, dado que el mundo cada vez sufre un mayor estrés hídrico y carencias de agua, debemos encontrar urgentemente soluciones inteligentes. El reciclaje y la desalinización del agua marina se están convirtiendo en una parte necesaria de la infraestructura hídrica. El proyecto ANEMONE ha ideado una solución de reciclaje del agua que supera los obstáculos que existían.

Cambio climático y medio ambiente
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El estrés hídrico es un problema mundial cada vez más acuciante. La rápida urbanización, el aumento de la población y los efectos del cambio climático están provocando que la demanda de agua supere al suministro. Algunas regiones del mundo están afrontando la situación mediante soluciones de reciclaje de agua y desalinización de agua marina. Sin embargo, las opciones de reciclaje para obtener agua potable segura cada vez dependen en mayor medida de la filtración mediante membranas. Aunque estos sistemas son eficaces, la energía necesaria para un procesamiento seguro provoca que los costes de explotación sean demasiado elevados para su adopción generalizada, especialmente en zonas menos industrializadas del mundo, donde precisamente son más necesarios.

Una solución práctica para las bioincrustaciones

La filtración por membranas resulta muy eficaz para el tratamiento del agua: obtiene agua muy limpia porque los pequeños poros del filtro de membrana crean una barrera eficaz para las partículas y los patógenos. Además, se puede utilizar para eliminar la sal disuelta en el agua y, en ciertos casos, contaminantes orgánicos. Sin embargo, las altas presiones que suelen ser necesarias para que el proceso funcione de forma eficaz provocan un elevado consumo de energía y, por consiguiente, un alto coste. Otro problema habitual son las bioincrustaciones: ciertos microorganismos se adhieren a las membranas y proliferan, lo que reduce su eficacia y provoca que se deba interrumpir su uso para limpiarlas. Últimamente, se habían empezado a utilizar con mayor frecuencia materiales inherentemente resistentes a las bioincrustaciones para impedir o reducir la formación de biopelículas. «Una opción es producir materiales que tengan una estructura superficial a nanoescala, lo cual no solo reduce las bioincrustaciones sino que también tiene propiedades antibacterianas, ya que induce la muerte de las bacterias al estirar sus células sobre la superficie de nanopatrones hasta que se rompen», explica Eoin Casey, beneficiario de una subvención del Consejo Europeo de Investigación (CEI), del University College de Dublín. En el proyecto ANEMONE (Antibiofouling Nanopatterned Electrospun Membranes for Nanofiltration Applications), financiado con fondos europeos, el equipo de Casey produjo membranas basadas en polímeros inspiradas en alas de cigarras mediante electrohilado, un método de fabricación de nanofibras. Fueron diseñadas para su integración en tecnologías de filtración del agua y sus propiedades, tanto químicas como físicas, se pueden ajustar. Las fibras obtenidas a partir de soluciones viscosas de polímeros, con diámetros de hasta 20 nm (nanómetros), no solo cumplían los requisitos de la filtración por membrana, sino que también demostraron tener efectos antibacterianos y contra las bioincrustaciones, algo esencial para obtener agua potable de un modo asequible. El trabajo de ANEMONE se basó en una investigación previa del equipo sobre la mecánica fundamental de la formación de bioincrustaciones en las membranas llevada a cabo en el marco del proyecto AFFIRM, financiado por el CEI. Este proyecto permitió al equipo obtener amplios conocimientos sobre cómo se comportan las bacterias en el entorno específico de la interfaz de membrana líquida. «Nuestras pruebas a pequeña escala en laboratorio han resultado prometedoras y permitirán al equipo avanzar hacia la producción de prototipos más avanzados de la tecnología», comenta Casey.

Una tecnología esencial para el reciclaje de agua

Si debemos proteger a la población contra las amenazas ambientales, incluida la carencia de agua, debemos desarrollar y fomentar tecnologías ambientales nuevas e incipientes que sean viables desde el punto de vista comercial. La tecnología de ANEMONE permitirá obtener agua limpia a un coste reducido y con menos sustancias químicas, es decir, se trata de una mejor opción tanto para la salud pública como para el medio ambiente. Ahora, el equipo está desarrollando un prototipo para realizar pruebas en sistemas hídricos reales. Los datos de la demostración constituirán la prueba de concepto para los posibles socios o inversores.

Palabras clave

ANEMONE, agua potable, estrés hídrico, carencia de agua, reciclaje, desalinización, membrana, cigarra, nanoescala, bioincrustaciones, antibacteriano, filtración

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