¿Polímeros de hidratos de carbono para purificar el agua?

Algunos iones metálicos pesados pueden ser tóxicos en grandes cantidades en el agua potable. Los métodos para eliminar estos contaminantes, como la filtración, pueden exigir un gran consumo de energía y necesitan membranas para captar el metal, las cuales se atascan rápidamente y se deben reemplazar. Para mejorar la purificación del agua, unos investigadores han recurrido a los vegetales.

Las plantas defienden sus células con una barrera de polisacáridos, hecha de macromoléculas con unidades de azúcar repetidas, que atrapan los iones metálicos. Por ejemplo, en un estudio reciente, unos investigadores utilizaron extractos de polisacáridos adhesivos del quimbombó y el aloe para eliminar los microplásticos de las aguas residuales.

Sin embargo, algunos polisacáridos se disuelven en agua, por lo que se deben añadir aditivos a fin de formar geles insolubles con los que captar y eliminar los metales.

El equipo integrado, entre otros, por Cassandra Callmann y Sungjin Jeon, de la Universidad de Texas en Austin, Estados Unidos, se propuso diseñar un único material con estructuras similares a las idóneas del azúcar y solubilidad controlable en agua para eliminar metales pesados del agua.

El equipo construyó varios polímeros, cada uno con una estructura insoluble en agua con diferentes carbohidratos solubles en agua que cuelgan de las unidades repetidas como dijes en un brazalete.

En las pruebas iniciales, el “dije” de carbohidrato que atrajo y unió el cadmio iónico contenía de manera más eficiente un grupo ácido carboxílico.

A continuación, en ensayos de agua enriquecida con cadmio iónico, el polímero con ácido carboxílico formó cúmulos visibles después de tres minutos, los cuales se pudieron filtrar.

Los cúmulos también se volvieron a disolver al ajustar la acidez del agua, lo que liberó el cadmio.

Después de tres ciclos de unión, agrupamiento y redisolución, el polímero mantuvo la misma eficiencia para atrapar los metales, lo que demuestra su potencial como material reciclable.

Un chorro del polímero se une al cadmio, formando un precipitado turbio, y luego un poco de ácido libera el metal pesado. (Imagen: Cassandra Callmann)

Los investigadores afirman que su nuevo material es un paso prometedor para lograr materiales más eficientes, reutilizables y selectivos para purificar el agua.

Callmann y sus colegas exponen los detalles técnicos de su nuevo material en la revista académica ACS Central Science, bajo el título “Bioinspired, Carbohydrate-Containing Polymers Efficiently and Reversibly Sequester Heavy Metals”. (Fuente: American Chemical Society)