Un nuevo material usa la luz para degradar los “químicos eternos” en el agua

Investigadores desarrollan una superficie fotocatalítica libre de metales capaz de eliminar PFAS y otros contaminantes persistentes con aplicaciones potenciales en el tratamiento de aguas.

Un equipo de científicos especializados en materiales ha desarrollado un nuevo material capaz de degradar contaminantes persistentes en el agua mediante el uso de luz, entre ellos las sustancias perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas (PFAS), conocidas como “químicos eternos” por su elevada persistencia en el medio ambiente. El avance se describe en un estudio publicado en la revista Materials Today.

La tecnología se basa en el uso de estructuras orgánicas covalentes (COF, por sus siglas en inglés), un tipo de material poroso con una elevada superficie específica que resulta especialmente adecuado para reacciones fotocatalíticas. Cuando los COF se exponen a la luz, se produce una separación de cargas eléctricas en su estructura molecular, lo que permite activar reacciones capaces de descomponer contaminantes químicos.

En este trabajo, el equipo de la Universidad de Rice logró integrar directamente un COF sobre una lámina bidimensional de nitruro de boro hexagonal (hBN), dando lugar a una superficie híbrida que utiliza únicamente la luz como fuente de energía para degradar contaminantes complejos. Entre las sustancias tratadas se incluyen residuos farmacéuticos, colorantes industriales y PFAS, compuestos cuya eliminación sigue siendo un desafío para las tecnologías convencionales de depuración.

Para unir ambos materiales, que normalmente resultan difíciles de combinar, los investigadores recurrieron a técnicas de ingeniería de defectos, introduciendo microimperfecciones controladas en la superficie del hBN. Estos defectos actuaron como puntos de anclaje para el crecimiento del COF, permitiendo crear una interfaz en la que los electrones y huecos generados por la luz se dirigen en distintas direcciones, favoreciendo el proceso de degradación de contaminantes.

Según los autores, una de las principales ventajas del sistema es que no emplea metales, lo que reduce el riesgo de impactos ambientales asociados y mejora su sostenibilidad. Además, el material es ligero, estable y mantiene su eficacia tras múltiples ciclos de uso.

El rendimiento del nuevo material se evaluó en reactores de agua con flujo continuo, tanto verticales como horizontales, simulando condiciones similares a las de instalaciones reales de tratamiento de aguas. Los ensayos demostraron que la superficie conserva su estructura y capacidad de eliminación de contaminantes a lo largo del tiempo.

Los investigadores señalan que estos resultados acercan el desarrollo de soluciones prácticas y de bajo coste para la eliminación de PFAS y otros contaminantes difíciles de tratar, un reto creciente para la gestión del agua y la protección de la salud pública. El trabajo ha contado con la colaboración de científicos de la Universidad de Rice y de la Universidad de Florida, y ha sido financiado por diversas entidades de investigación estadounidenses.