Científicos de Daguestán, crean un adsorbente de cobre eficaz y económico a partir de aguas residuales industriales
Majachkalá, Daguestán, Rusia, Europa.- Un grupo de químicos ha desarrollado un adsorbente capaz de eliminar iones de cobre del agua. Este nuevo adsorbente, económico y respetuoso con el medio ambiente, se basa en sílice mineral natural tratada con azufre. Absorbe 14 veces más cobre que el carbón activado y elimina hasta el 99 % del contaminante en dos horas.
Los resultados del estudio, financiado por una subvención de la Fundación Rusa para la Ciencia (RSF), se publicaron en la revista Inorganic Chemistry Communications.
El cobre es uno de los metales pesados más tóxicos, ampliamente utilizado en la producción de cables eléctricos, ingeniería mecánica y construcción. Su vertido a los cuerpos de agua a través de residuos industriales amenaza los ecosistemas y la salud humana. La Organización Mundial de la Salud ha establecido límites estrictos para el contenido de cobre en el agua potable: 2 miligramos por litro, mientras que Rusia tiene un estándar aún más estricto de 1 miligramo por litro. El contenido de cobre en el agua puede superar significativamente estos límites debido al tratamiento ineficaz del agua dulce en las regiones industrializadas. Por lo tanto, se necesitan adsorbentes eficaces para filtrar metales pesados del agua. Sin embargo, los métodos existentes, como la filtración por membrana o la filtración con resina iónica, resultan insuficientemente eficaces o requieren reactivos costosos y equipos complejos.
Un equipo de investigación del Centro Federal de Investigación de Daguestán de la Academia Rusa de Ciencias y la Universidad Estatal de Daguestán (Majachkalá), junto con colegas de otras universidades y centros de investigación, ha desarrollado un adsorbente eficaz y económico para eliminar el cobre del agua.
Los autores crearon un material poroso a base de sílice tratada con azufre. Para ello, los químicos hicieron pasar sulfuro de hidrógeno a través de un adhesivo de silicato. Todo el proceso se llevó a cabo en un solo paso a temperatura ambiente. Además, el gel resultante no requiere lavado posterior a su creación: a diferencia de geles similares, las sales resultantes no interfieren con la precipitación del cobre, sino que la facilitan. Esto simplifica la producción, ahorra agua y hace que el método sea menos costoso y más respetuoso con el medio ambiente que otros enfoques.
Los experimentos demostraron que un gramo del adsorbente resultante elimina 183 miligramos de cobre del agua, lo que representa 14 veces más que el carbón activado, un adsorbente muy utilizado.
Los autores también investigaron exhaustivamente el proceso de eliminación del cobre del agua. Descubrieron que el metal se une de forma específica a sitios de la superficie de sílice que contienen azufre y grupos hidroxilo (con oxígeno e hidrógeno). Esto da lugar a la formación de hidróxido y sulfuro de cobre, que se adhieren firmemente al adsorbente.
También descubrimos que aumentar la temperatura ambiente (aproximadamente 25 °C) a 40 °C mejora la eliminación de cobre del agua, lo que permitirá utilizar el adsorbente para tratar aguas residuales industriales calientes en las industrias metalúrgica y química. «El proceso es más eficaz en un entorno ácido y neutro, donde se elimina el 99 % del cobre», señala Shanaz Ammaeva, ingeniera principal del Departamento de Química Inorgánica y Ecología Química de la DSU y participante en el proyecto financiado por una beca de la RSF.
Este avance abre el camino a la creación de adsorbentes de nueva generación, económicos y eficaces, basados en materias primas minerales fácilmente disponibles. Además, el método puede adaptarse para eliminar otros metales pesados, como plomo, mercurio y cadmio.
«Nuestro adsorbente es un ejemplo de un enfoque racional y ecológico para el tratamiento de aguas residuales. Utilizamos componentes económicos y una cantidad mínima de recursos para crear un producto que elimina contaminantes tóxicos del agua». Puede utilizarse junto con métodos de tratamiento convencionales, como la filtración por membrana o la filtración con resina iónica, como coadyuvante de filtración para el tratamiento final profundo del agua. «Planeamos adaptar aún más el método para la extracción de otros metales pesados y radionúclidos, así como explorar la posibilidad de la regeneración industrial del adsorbente», explica Kamil Rabadanov, doctor en Química e investigador principal del Centro Analítico de Uso Colectivo del Centro Federal de Investigación de Daguestán de la Academia Rusa de Ciencias, quien dirigió el proyecto financiado por la Fundación Rusa para la Ciencia.
Científicos de la Universidad Federal del Sur (Rostov del Don), el Centro Federal de Investigación de Udmurtia de la Rama Ural de la Academia Rusa de Ciencias (Izhevsk) y la Universidad de Lorena (Francia) también participaron en el estudio.
