Los tintes se usan ampliamente en industrias como textiles, cosméticos, procesamiento de alimentos, fabricación de papel y plásticos. A nivel mundial, producimos alrededor de 700,000 toneladas métricas, el peso de dos Empire State Buildings, de tinte cada año para colorear nuestra ropa, ojosombra, juguetes y máquina expendedora de dulces.
Durante la fabricación, aproximadamente una décima parte de todos los productos colorantes se descargan en la corriente de desechos. La mayoría de estos colorantes escapan a los procesos convencionales de tratamiento de aguas residuales y permanecen en el medio ambiente, a menudo llegan a lagos, ríos y estanques, y contaminan el agua paraplantas y animales acuáticos que viven allí. Incluso un poco de color adicional puede bloquear la luz solar y evitar la fotosíntesis de las plantas, lo que interrumpe todo el ecosistema acuático.
Un equipo dirigido por la Universidad de Washington ha creado una forma ecológica de eliminar el color de los tintes en el agua en cuestión de segundos. La técnica se describió en un artículo publicado en línea en junio en la revista Catálisis aplicada B: ambiental .
"Una pequeña cantidad de tinte puede contaminar un gran volumen de agua, por lo que necesitábamos encontrar una manera de eliminar el color de manera muy rápida y eficiente", dijo el autor principal Anthony Dichiara, profesor asistente de ciencia e ingeniería de recursos biológicos en la Universidad de Washington.Facultad de Ciencias Ambientales y Forestales: "Estábamos bastante impresionados con lo que pudimos lograr".
El equipo de investigación desarrolló un método que elimina el color del agua usando un material similar a una esponja que crearon a partir de pulpa de madera y pequeños trozos de metal. La celulosa, la estructura principal en las paredes celulares de las plantas y el material natural más abundante en la Tierra, proporcionacolumna vertebral del material, que está decorado con pequeñas piezas de paladio. Este metal sirve como catalizador para ayudar a eliminar el color rápidamente.
En lugar de eliminar el tinte del agua, el equipo de investigación buscó cambiar el color de los tintes a algo que quede fuera de lo que podemos ver en el espectro visible. Una reacción química puede, por ejemplo, alterar el color rojo y hacerloparece transparente o incoloro. En el caso de los productos de tinte de desecho que colorean artificialmente el agua de los lagos y evitan la fotosíntesis, cambiar el tinte de rojo a claro debería permitir que las plantas vuelvan a crecer normalmente.
La reducción química de los colorantes utilizando moléculas llamadas "agentes reductores" puede alterar la estructura del colorante y cambiar su color de rojo o azul a transparente. Sin embargo, la reacción no es muy eficiente y puede tardar semanas en ocurrir. El material de la UW contiene uncatalizador que funciona con el agente reductor para acelerar este proceso hasta casi instantáneamente.
En el nuevo artículo, los investigadores describen el proceso simple y sostenible que desarrollaron para hacer el material que elimina el color. Los investigadores combinaron moléculas de celulosa con metal de paladio, calentaron la solución y la mezclaron en una licuadora. Luego se purificaron y congelaron.secó el material para que se convirtiera en una sustancia porosa y reutilizable. La esponja resultante es más del 99 por ciento de aire: sus poros grandes permiten que el agua entre y salga, mientras que las partículas de catalizador de metal dentro del material trabajan para eliminar cualquier color presente.
Al igual que una esponja real, el material puede exprimirse del agua y reutilizarse varias veces sin perder la capacidad de eliminar el color del agua. Los investigadores dicen que es difícil hacer un material tan liviano que sea impecable después de muchas rondas de compresióny filtrado, especialmente cuando la esponja debe mantener su estructura tipo queso suizo fusionada con partículas reductoras de color.
Los investigadores probaron su esponja en el laboratorio utilizando tintes azules y rojos que se encuentran comúnmente en la industria textil. Vertieron el agua coloreada, ya mezclada con la molécula existente que ayuda a reducir el color, sobre la esponja. A medida que el líquido pasabael material, el agua resultante era transparente. En otra prueba, hicieron girar el material de la esponja dentro de un frasco que contenía agua teñida de azul, y después de unos 10 segundos el color desapareció.
Fuera de las pruebas de laboratorio, los investigadores dicen que muchos materiales pequeños con forma de esponja podrían liberarse en un lago contaminado con tinte, junto con la molécula para ayudar a reducir el color. De forma similar al remolino de una bolsa de té alrededor de una taza, las esponjas podríanser arrastrado alrededor del lago hasta que desaparezca todo el color.
"Solo una pequeña cantidad de tinte puede cambiar drásticamente el color de un lago", dijo Dichiara. "Este método podría funcionar bien cuando tienes bajas concentraciones de tinte en el agua que debes cuidar muy rápido".
El primer autor es Jin Gu, investigador visitante en la Universidad de Washington y profesor asociado de la Universidad Agrícola del Sur de China, y otros coautores son Chuanshuang Hu y Weiwei Zhang de la Universidad Agrícola del Sur de China.
La financiación para este trabajo proviene del Departamento Provincial de Ciencia y Tecnología de Guangdong, el Instituto Nacional de Alimentos y Agricultura del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos y la Oficina de Silvicultura de Guangdong.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Washington . Original escrito por Michelle Ma. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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