El grafeno podría cambiar la manera en que potabilizamos el agua de mar

Sus múltiples aplicaciones han hecho que muchos conozcan al grafeno como el material del futuro. Y, ahora, un equipo de investigadores en Reino Unido ha creado un filtro en base a este material que podría resolver uno de los grandes problemas de este siglo: la escasez de agua potable.

El tamiz, aseguran investigadores de la Universidad de Manchester, tiene la capacidad de filtrar la sal del agua de mar, y lo hace de una manera más eficiente y menos costosa que los métodos tradicionales. Esta invención podría ser de gran ayuda para millones de personas que no tienen acceso a agua potable y que, según la ONU, representarán un 14% de la población mundial para 2025.

Producción a escala

Uno de los problemas que lograron resolver para desarrollar este filtro fue cómo hacerlo a escala industrial. Según el estudio publicado en la revista Nature Nanotechnology, éste y otros obstáculos fueron superados utilizando un derivado químico llamado óxido de grafeno.

Identificado por primera vez en 2004, el grafeno consiste en una única capa de átomos de carbono dispuestos en una estructura hexagonal, que lo convierten en el material más delgado jamás creado. Sus inusuales propiedades, como la extraordinaria fuerza tensil y conductividad eléctrica, lo convierten en uno de los materiales más promisorios para futuras aplicaciones. Sin embargo, producir grandes cantidades con los métodos existentes -como la deposición química de vapor- es difícil y también costoso.

En cambio, "el óxido de grafeno puede producirse por oxidación simple en el laboratorio", le explicó a la BBC Rahul Nair, a cargo del equipo de investigación. "Podemos crearlo como una tinta o una solución sobre un sustrato o material poroso y luego usarlo como una membrana".

"En cuanto a producirlo en cantidad y en cuanto al costo del material, el óxido de grafeno tiene una ventaja potencial respecto al grafeno de una capa".

Control de los poros

Las membranas de óxido de grafeno ya demostraron su capacidad para filtrar nanopartículas pequeñas, moléculas orgánicas en incluso sales grandes. Pero hasta ahora no podían usarse para filtrar sales comunes, que requieren filtros con orificios aún más diminutos (menos de un nanómetro, para que pasen las moléculas de agua pero no las de sal).

En el pasado, las membranas de óxido de grafeno se hinchaban ligeramente cuando se las sumergía en agua y dejaban pasar sales pequeñas a través de sus poros junto con las moléculas del líquido. Nair y sus colegas lograron ahora demostrar que si se pone una capa delgada de resina epoxi (una sustancia que se usa en revestimientos y pegamentos) a cada lado de la membrana de óxido de grafeno, se evita que ésta se expanda.

Restringir la expansión del material de esta manera también les permitió a los investigadores afinar las propiedades de la membrana, para dejar -por ejemplo- que pase más o menos sal común. "Esta es nuestra primera demostración de que podemos controlar el espacio de los poros en la membrana y llevar a cabo la desalinización, lo cual antes no era posible", aseguró Nair. "El próximo paso será comparar este material con los mejores que existen en el mercado".

El equipo deberá demostrar también cómo producir estas membranas a escala industrial y a bajo costo, y cuánto podrán resistir en contacto constante con agua de mar. Pero su desarrollo promete ser más económico que los métodos actuales, que apelan a evaporar el agua o a usar unas membranas para filtrar la sal (osmosis inversa), pero que también requieren energía para funcionar.

En 2013, Lockheed-Martin patentó un sistema similar (llamado Perforene) para limpiar el agua que usa la industria petrolera. Por entonces, la compañía calculaba que el uso de estos filtros -que no usan la resina epoxi para evitar su cambio de forma, sino que dependen de la precisión en la creación de los agujeros nanométricos- reducía la energía necesaria para desalinizar el agua en un 99 por ciento, comparándolo con los métodos tradicionales.