Nanotubos para superar la capacidad de filtración
de agua de la naturaleza
28.08.2017
Simplemente con el tamaño adecuado, los nanotubos
de carbono pueden filtrar el agua con mayor eficiencia que las proteínas
biológicas, revela un nuevo estudio. Los resultados podrían abrir el camino a
nuevos sistemas de filtración de agua, en un momento en que la demanda de agua
dulce representa una amenaza global para el desarrollo sostenible.
Una clase de proteínas biológicas, llamadas
acuaporinas, es capaz de filtrar eficazmente el agua, si bien los científicos
no han sido capaces de fabricar sistemas escalables que imiten esta capacidad.
Las acuaporinas suelen presentar canales para filtrar las moléculas de agua con
una anchura de 0,3 nanómetros, lo que obliga a las moléculas de agua a formar
una cadena en fila india. En esta ocasión, Ramya H. Tunuguntla y sus colegas
experimentaron con nanotubos de diferentes anchuras para ver cuáles eran
mejores filtrando agua.
Sorprendentemente, descubrieron que los nanotubos
de carbono con un ancho de 0,8 nanómetros superaron a las acuaporinas en
eficiencia de filtrado en un factor de 6. Los poros de nanotubos de carbono (nCNTP)
seguían siendo lo suficientemente delgados como para obligar a las moléculas de
agua a formar una cadena en fila india.
Los investigadores atribuyen las diferencias
entre acuaporinas y nCNTP a las diferencias en el enlace de hidrógeno -mientras
que los residuos de revestimiento de los poros de las acuaporinas pueden donar
o aceptar enlaces H de moléculas de agua entrantes, las paredes de CNTP no
pueden formar enlaces H, lo que permite un flujo de agua sin obstáculos. Los
nCNTP de este estudio mantuvieron una permeabilidad superior a la del agua
salada típica, disminuyendo solo ante concentraciones de sal muy elevadas. Por
último, el equipo descubrió que al cambiar las cargas en la boca del nanotubo
se puede alterar la selectividad de iones. Este avance se destaca en un estudio
de Perspective de Zuzanna Siwy y Francesco Fornasiero.
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