Las máquinas que son mucho más pequeñas que el ancho de un cabello humano podrían algún día ayudar a limpiar la contaminación por dióxido de carbono en los océanos. Los nanoingenieros de la Universidad de California en San Diego han diseñado micromotores funcionalizados con enzimas que se alejan rápidamente en el agua, eliminandióxido de carbono y convertirlo en una forma sólida utilizable.
El estudio de prueba de concepto representa una ruta prometedora para mitigar la acumulación de dióxido de carbono, un importante gas de efecto invernadero en el medio ambiente, dijeron los investigadores. El equipo, dirigido por el distinguido profesor y presidente de nanoingeniería Joseph Wang, publicó el trabajo este mes en eldiario Angewandte Chemie .
"Estamos entusiasmados con la posibilidad de utilizar estos micromotores para combatir la acidificación de los océanos y el calentamiento global", dijo Virendra V. Singh, científica posdoctoral en el grupo de investigación de Wang y coautora del primer estudio.
En sus experimentos, los nanoingenieros demostraron que los micromotores rápidamente descarbonaban soluciones de agua que estaban saturadas con dióxido de carbono. En cinco minutos, los micromotores eliminaron el 90 por ciento del dióxido de carbono de una solución de agua desionizada. Los micromotores fueron igual de efectivos en unsolución de agua de mar y eliminó el 88 por ciento del dióxido de carbono en el mismo período de tiempo.
"En el futuro, podríamos utilizar estos micromotores como parte de un sistema de tratamiento de agua, como una planta de descarbonización de agua", dijo Kevin Kaufmann, investigador universitario en el laboratorio de Wang y coautor del estudio.
Los micromotores son esencialmente tubos de seis micrómetros de largo que ayudan a convertir rápidamente el dióxido de carbono en carbonato de calcio, un mineral sólido que se encuentra en las cáscaras de huevo, las cáscaras de varios organismos marinos, suplementos de calcio y cemento. Los micromotores tienen una superficie exterior de polímero que sostienela enzima anhidrasa carbónica, que acelera la reacción entre el dióxido de carbono y el agua para formar bicarbonato. El cloruro de calcio, que se agrega a las soluciones de agua, ayuda a convertir el bicarbonato en carbonato de calcio.
El movimiento rápido y continuo de los micromotores en solución hace que los micromotores sean extremadamente eficientes para eliminar el dióxido de carbono del agua, dijeron los investigadores. El equipo explicó que el movimiento autónomo de los micromotores induce una mezcla eficiente de la solución, lo que lleva a una conversión más rápida del dióxido de carbono.los micromotores en el agua, los investigadores agregaron peróxido de hidrógeno, que reacciona con la superficie interna de platino de los micromotores para generar una corriente de burbujas de gas oxígeno que impulsan a los micromotores. Cuando se liberan en soluciones de agua que contienen tan poco como dos a cuatro por ciento de peróxido de hidrógeno,los micromotores alcanzaron velocidades de más de 100 micrómetros por segundo.
Sin embargo, el uso de peróxido de hidrógeno como combustible del micromotor es un inconveniente porque es un aditivo adicional y requiere el uso de costosos materiales de platino para construir los micromotores. Como siguiente paso, los investigadores planean fabricar micromotores de captura de carbono quepuede ser propulsado por agua
"Si los micromotores pueden utilizar el medio ambiente como combustible, serán más escalables, ecológicos y menos costosos", dijo Kaufmann.
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Materiales proporcionado por Universidad de California - San Diego . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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