Utilizarán algas para filtrar metales pesados del agua

Arsénico, Cadmio y Cobre son algunos de los metales pesados presentes en diversos cuerpos acuíferos, los cuales pueden provenir tanto desde fuentes naturales como de actividades humanas, por ejemplo aguas residuales domésticas, agrícolas e industriales. Ambas fuentes constituyen un peligro tanto para la salud como para la vida acuática.
 

Con esta problemática en mente, un equipo de investigadores y académicos del Departamento de Ingeniería Matemática y del Centro Gibmar, del Centro de Biotecnologías UdeC, llevan adelante el proyecto AlgaeFilter: Biofiltro de algas inmovilizadas en matriz polimérica para el tratamiento con alto contenido de metales pesados, iniciativa financiada por Innova Chile, en la que además participan las empresas DCS Engineering Ltda., junto a Pigmentos Naturales S.A.
 

Para desarrollar esta iniciativa es que se han unido el Departamento de Ingeniería Matemática, con el Dr. Roberto Riquelme, junto al Grupo Interdisciplinario en Biotecnología Marina (Gibmar) del Dr. Cristian Agurto, quienes han aunado esfuerzo y conocimiento interdisciplinario para intentar dar solución a uno de los principales problemas ambientales de la actualidad: el alto contenido de metales pesados presente en el agua y que constituyen un riesgo potencial para la salud humana.

El Dr. Roberto Riquelme, director del proyecto, explicó que el objetivo principal es realizar la modelación, diseño y desarrollo de un sistema automatizado de biofiltración alternativo, con un costo competitivo, utilizando algas inmovilizadas en una matriz polimérica para la remoción de metales pesados, desde aguas cargadas tanto de forma natural como desde actividades industriales. “Entre otros aspectos, la idea es también dar cumplimiento a las normativas sanitaria y ambiental (DS90 y DS609) vigentes en Chile, que está dirigida a mejorar la calidad del agua, ya sea para consumo humano como también para biorremediar efluentes líquidos industriales que puedan ser reutilizados”.

Para el director alterno del proyecto, el Dr. Cristian Agurto, la iniciativa también suma innovación a la propuesta, que tiene que ver con la selección de algas para la remoción de metales pesados mediante filtros 100% naturales y biodegradables, “demostrando así una tecnología escalable y comercialmente viable, además de promover la entrada de este producto a un mercado en crecimiento con amplias oportunidades de desarrollo económico en nuestro país”.

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Un estudio plantea convertir el CO2 en metanol para usos en el transporte

La empresa española Tecnalia ha colaborado en un estudio para la Oficina de Evaluación de Tecnologías del Parlamento Europeo (STOA) sobre la futura utilización de metanol, producido a partir de dióxido de carbono, en el transporte motorizado. STOA es la agencia que asesora a los eurodiputados en el ámbito de Ciencia y Tecnología.

En el trabajo se analizaron las barreras –tecnológicas, ambientales y económicas– que existen para la producción del metanol a partir de dióxido de carbono, así como opciones que permitirían sus posibles usos en el transporte automovilístico a medio y largo plazo.

Los costos y beneficios se evaluaron desde la perspectiva del ciclo de vida a fin de comparar diferentes materias primas para la producción de metanol y con el fin de reflejar los beneficios potenciales del metanol obtenido a partir de CO2 .

El informe concluye que es posible prever beneficios a medio y largo plazo, ya que la obtención de un combustible alternativo a partir de un gas residual con efecto invernadero permitiría reducir la dependencia europea de los combustibles fósiles convencionales y, con ello, minimizar los riesgos de seguridad del suministro.

El estudio destaca, sin embargo, que será necesario un esfuerzo sostenido de investigación y desarrollo para convertir el CO2 en una materia prima competitiva, producirlo de forma eficiente a partir de emisiones y asegurar que sea un combustible atractivo tanto para el sector del transporte, como para otras industrias.

Las crecientes dificultades de Europa para acceder a un suministro seguro de combustibles fósiles a precios aceptables, obligan a considerar opciones alternativas como esta para que el servicio de transporte siga siendo asequible para la industria y la ciudadanía durante la transición hacia una economía menos dependiente del petróleo.


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Nuevo catalizador de alta eficiencia para convertir CO2 en un gas útil para la industria química

Unos científicos han desarrollado un catalizador muy selectivo capaz de convertir, mediante un proceso electroquímico, el dióxido de carbono (CO2), muy conocido en los últimos tiempos por su papel como gas de efecto invernadero, en monóxido de carbono, con un 92 por ciento de eficiencia.

El monóxido de carbono, aunque es un gas contaminante y tóxico, puede usarse para elaborar sustancias químicas de interés comercial.

Debido a ello, esta mayor versatilidad en el procesamiento del dióxido de carbono puede contribuir a mitigar su liberación en la atmósfera, al dársele un mejor destino mediante su uso en productos fabricados por algunos sectores de la industria química.

El equipo de Feng Jiao, Qi Lu y Jonathan Rosen, de la Universidad de Delaware en Estados Unidos, comprobó que al usar un electrocatalizador de plata con poros de tamaño nanométrico, éste fue 3.000 veces más activo que cuando se empleaba un catalizador común de plata policristalina, utilizado habitualmente para transformar el dióxido de carbono en sustancias químicas de utilidad.


Para validar el alcance de estos resultados, los investigadores compararon el electrocatalizador de plata con poros de tamaño nanométrico desarrollado por la universidad, con otros electrocatalizadores potenciales para dióxido de carbono, incluyendo la plata policristalina y diversos catalizadores con otras clases de nanoestructuras de plata, como las nanopartículas y los nanocables.

Una vez evaluados bajo condiciones idénticas, se confirmaron las ventajas especiales del catalizador no poroso de plata con respecto a otros catalizadores de plata en ambientes acuosos.


http://noticiasdelaciencia.com/not/9897/nuevo_catalizador_de_alta_eficiencia_para_convertir_co2_en_un_gas_util_para_la_industria_quimica/

Nuevo método ‘low cost’ para aprovechar el gas natural

El creciente suministro de gas natural mediante fracking o fracturación hidráulica del terreno ha incentivado la exploración de métodos más eficaces para convertir sus componentes en productos químicos de interés industrial.  

En esta línea, investigadores de The Scripps Research Institute (TSRI)  y la Universidad Brigham Young (BYU), ambos en EE UU, han redescubierto que materiales baratos bien conocidos, como las sales de talio y plomo, pueden transformar al gas natural de forma mucho más sencilla que hasta ahora. El estudio se publica en la revista Science.

El gas natural está constituido sobre todo por tres alcanos (el metano, el etano y el propano), formados, a su vez, por átomos de carbono e hidrógeno unidos por unos de los enlaces químicos más fuertes que se conocen. No son nada reactivos.

Por eso las tecnologías actuales para transformarlos son complejas y muy caras –se emplean catalizadores de platino y otros metales preciosos–, lo que supone una desventaja frente a los productos generados a partir del petróleo.

Pero la nueva metodología utiliza una química ‘inteligente’ que, tras revisar investigaciones de los años 90 sobre metales, recupera algunos de los más comunes y baratos para convertir el gas natural en alcoholes líquidos, a temperaturas bastante más bajas que las que se usan en los métodos convencionales.

"Hemos descubierto toda una nueva clase de metales baratos que permiten procesar el metano, el etano y el propano, a unos 180 ºC o  menos, en lugar de los más de 500 ºC que se emplean en los procesos actuales", recalca Roy Periana, investigador del TSRI. "Esto genera el potencial para producir combustibles y productos químicos con un coste extraordinariamente bajo".

Según los autores, este tipo de procesos podría competir con las tecnologías que se usan para fabricar productos químicos a partir del petróleo, y reducir así la dependencia de este combustible fósil.

"Esta es la pieza de una gran novela que abre el camino a la modernización del gas natural hacia productos químicos útiles a partir de materiales sencillos y condiciones moderadas", concluye Robert Crabtree, un profesor de química en la Universidad de Yale (EE UU) experto en el tema.


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Determinación de niveles de Polonio radioactivo en agua embotellada

El polonio-210 (²¹⁰Po) se ha hecho popular por casos como la muerte del espía ruso Aleksandr Litvinenko, envenenado con este radionúclido altamente tóxico, y el del histórico líder palestino Yasser Arafat, que pudo correr la misma suerte.

Este isótopo se presenta de forma natural en pequeñas trazas en el agua, el suelo y la atmósfera, aunque cuando se acumula –por ingestión o inhalación– en distintas partes del cuerpo (hígado, bazo, riñones y médula) puede originar daños celulares.

Ahora, investigadores de la Universidad de Sevilla (US) y el Centro Nacional de Aceleradores (CNA, centro mixto US-Junta de Andalucía-CSIC), en España, han evaluado la dosis de polonio-210 que recibe la población española por consumir agua mineral embotellada. Las muestras se han recogido en botellas de 32 marcas comerciales.

Los resultados, que publica la revista Radiation Protection Dosimetry, muestran que las concentraciones de ²¹⁰Po oscilan entre los 0,6 y 40 milibecquerelios (mBq) por litro. Esta cantidad es similar a la de otras aguas minerales europeas y quedan lejos de los límites considerados como peligrosos, aunque tampoco hay una legislación clara al respecto.

Aun así, el estudio confirma que la cantidad de polonio-210 en el agua embotellada es muy superior a la del agua del grifo, que en general no suele superar 1 mBq/L. La de Sevilla, por ejemplo, es 0,25 mBq/L.

El polonio-210 (²¹⁰Po) se ha hecho popular por casos como la muerte del espía ruso Aleksandr Litvinenko, envenenado con este radionúclido altamente tóxico, y el del histórico líder palestino Yasser Arafat, que pudo correr la misma suerte.

Este isótopo se presenta de forma natural en pequeñas trazas en el agua, el suelo y la atmósfera, aunque cuando se acumula –por ingestión o inhalación– en distintas partes del cuerpo (hígado, bazo, riñones y médula) puede originar daños celulares.

Ahora, investigadores de la Universidad de Sevilla (US) y el Centro Nacional de Aceleradores (CNA, centro mixto US-Junta de Andalucía-CSIC), en España, han evaluado la dosis de polonio-210 que recibe la población española por consumir agua mineral embotellada. Las muestras se han recogido en botellas de 32 marcas comerciales.

Los resultados, que publica la revista Radiation Protection Dosimetry, muestran que las concentraciones de ²¹⁰Po oscilan entre los 0,6 y 40 milibecquerelios (mBq) por litro. Esta cantidad es similar a la de otras aguas minerales europeas y quedan lejos de los límites considerados como peligrosos, aunque tampoco hay una legislación clara al respecto.

Aun así, el estudio confirma que la cantidad de polonio-210 en el agua embotellada es muy superior a la del agua del grifo, que en general no suele superar 1 mBq/L. La de Sevilla, por ejemplo, es 0,25 mBq/L.

“Aunque los niveles de ²¹⁰Po son inferiores a los de uranio en el agua mineral embotellada, su contribución a la dosis comprometida por ingestión es claramente superior, siendo estas dosis de polonio-210 del agua embotellada superiores a las del agua potable de nuestras viviendas”, recalca la investigadora del Grupo de Física Nuclear Aplicada de la US, Inmaculada Díaz Francés.

Los datos también revelan que los niños de entre uno y siete años reciben una dosis mayor que el resto (hasta 100 microSv/año si consumieran algunas marcas) debido a su menor masa corporal. "Frente a estos resultados llaman la atención las múltiples campañas que se hacen recomendando el consumo de agua embotellada frente a la potable de grifo, sobre todo en niños", dicen los autores. En general, el coeficiente de dosis de radiación recibida disminuye con la edad, y se establece un valor de referencia de 1.000 microSv/año, a partir del cual es necesario adoptar medidas de protección radiológica.

Según los investigadores, el estudio reafirma que el polonio-210 es uno de los mayores contribuyentes a la dosis de radiación por consumo de agua mineral embotellada, por lo que resulta “imprescindible” vigilar sus concentraciones.


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Detección rápida de contaminación por mercurio en el agua mediante un smartphone

Un equipo de investigadores ha desarrollado un aditamento y una aplicación para smartphones (teléfonos inteligentes) para determinar en muestras de agua la presencia de mercurio, un metal pesado tóxico. La nueva plataforma podría reducir significativamente el tiempo y coste de los análisis, y podría ser particularmente útil en regiones con recursos tecnológicos escasos.

Tradicionalmente, la comprobación de contaminación por mercurio en muestras de agua se ha realizado en laboratorios que utilizan instrumentos grandes y caros, y el procedimiento requiere a personal capacitado profesionalmente que realice una preparación compleja. Para usar la nueva tecnología, basta con poseer un smartphone, al que hay que acoplarle el citado módulo barato y ligero, construido con una impresora 3D, e instalar el software. A partir de aquí, cualquier persona que reciba una formación mínima puede realizar el análisis con facilidad.

La nueva plataforma para buscar la presencia de mercurio es esencialmente un laboratorio en un teléfono. Así lo describe Aydogan Ozcan, de la Escuela Henry Samueli de Ingeniería y Ciencias Aplicadas, dependiente de la Universidad de California en la ciudad estadounidense de Los Ángeles (UCLA). La plataforma es portátil, ligera y barata de fabricar. Y, debido a la proliferación global de dispositivos móviles, podría hacer que las pruebas para detectar mercurio se pudieran realizar muchas más veces y en muchos más sitios que ahora.


Para realizar el test, el usuario coloca una muestra de agua en un tubo de ensayo desechable y luego lo sitúa enfrente de un smartphone equipado con el aditamento óptico. Usando los diodos emisores de luz del aditamento, ajustados a dos frecuencias específicas, el dispositivo detecta cambios sutiles en cómo se transmite la luz hacia la cámara integrada del teléfono que son resultado del agrupamiento de nanopartículas en el agua inducido por el mercurio.

El test puede detectar concentraciones de mercurio tan pequeñas como 3 ó 4 partes por millar de millones, que es aproximadamente el nivel máximo de concentración que aún es seguro para el agua potable, según las normas establecidas por la Agencia estadounidense de Protección Ambiental (2 partes por millar de millones), y la Organización Mundial de la Salud (6 partes por millar de millones).

El proceso entero puede consumir unos 20 minutos por test.

La plataforma también incluye una aplicación para Android que procesa las imágenes, cuantifica los resultados de la prueba, y luego organiza los resultados de los sitios inspeccionados en un mapa online. Esto podría ayudar a monitorizar la contaminación por mercurio en el entorno.

Los investigadores estiman que el coste de cada test podría ser tan sólo cinco centavos de dólar. Producir cada aditamento, que pesa menos de 40 gramos, usando una impresora 3D cuesta alrededor de 37 dólares, y el coste sería menor si se fabricaran en grandes cantidades.


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Reciclar plástico para convertirlo en un combustible líquido

Unos químicos han ideado un proceso que permite reciclar un tipo muy común de plástico, el polietileno de baja densidad, obteniendo un combustible líquido. De ese modo, se podría aprovechar una cantidad nada desdeñable de desechos de plástico.

El polietileno de baja densidad (LDPE, por sus siglas en inglés) se emplea en muchos tipos de envases, en equipamiento médico y de laboratorio, en componentes de ordenador y, por supuesto, en bolsas de plástico. Hay en marcha iniciativas de reciclaje en muchos lugares del mundo, pero buena parte del polietileno que se desecha acaba en vertederos, en el mar, o disperso en el medio ambiente de otras formas.

El equipo de Achyut Kumar Panda de la CUTM (Centurion University of Technology and Management) en Odisha, India, y Raghubansh Kumar Singh del Instituto Nacional de Tecnología del mismo estado y país, ha desarrollado un proceso de temperatura relativamente baja para convertir esa clase de plástico en combustible líquido como una forma de reutilizar las bolsas de plástico desechadas y otros productos del mismo material.

Ahora, el equipo trabaja en desarrollar una versión comercialmente viable de esta tecnología.

Dado que la mayor parte de los plásticos están hechos con sustancias derivadas del petróleo, esta estrategia para el reciclado del plástico siempre ha sido obvia, pero los obstáculos técnicos para lograr un proceso lo bastante eficiente de conversión han estado impidiendo pasar de las palabras a los hechos. Ahora, tal vez estemos ante una buena oportunidad de iniciar a gran escala esta tan ansiada conversión.

Si se aplicara a una escala lo bastante grande, el proceso podría aliviar la sobreutilización de muchos vertederos, así como también mitigar los efectos problemáticos del menguante suministro de petróleo en un mundo con una enorme demanda de sustancias petroquímicas.

El nuevo proceso permite producir 700 gramos de combustible líquido por cada kilogramo de plástico desechado.


http://noticiasdelaciencia.com/not/9554/reciclar_plastico_para_convertirlo_en_un_combustible_liquido/

Posible vía hacia el desarrollo de sangre artificial

Un nuevo método para estabilizar hemoglobina, la proteína transportadora de oxígeno en la sangre, podría permitir el desarrollo de sangre artificial y de vacunas muy estables.

El método, inventado por científicos de la Universidad de Connecticut en Estados Unidos, se basa en una envoltura polimérica especial que mantiene su estabilidad bajo esterilización.

El novedoso método de este equipo se basa en envolver la hemoglobina con un polímero, concretamente el ácido poliacrílico, de tal modo que esta envoltura protege a la hemoglobina del calor intenso empleado en la esterilización, permitiéndole así mantener su función biológica y su integridad estructural.

La hemoglobina, al ser extraída de la sangre, se descompone y es tóxica en su forma pura. Dado que la hemoglobina es la proteína fundamental para el transporte de oxígeno en la sangre, el equipo del químico Challa V. Kumar está buscando vías prácticas, basadas en su nuevo desarrollo, de estabilizar a la hemoglobina en su forma natural, de manera que conserve su actividad y no se vuelva peligrosa al ser administrada a un paciente. Esto podría permitir elaborar un sucedáneo o sustituto de la sangre humana, la cual con frecuencia tiene una disponibilidad limitada.

Además de tener aplicaciones potenciales para el desarrollo de sangre artificial barata (o más concretamente un sucedáneo de la sangre natural), el polímero estabilizante también permite que vacunas y otros productos biomédicos puedan ser almacenados durante períodos más largos sin refrigeración. Esto también podría tener aplicaciones en biomateriales, biosensores, y biocombustibles.

El polímero usado por el equipo de Kumar es el ácido poliacrílico, uno de los polímeros sintéticos más abundantes en el planeta, y presente en productos tan cotidianos como los pañales de usar y tirar.

Este polímero es muy hidrófilo, lo que significa que tiene una gran afinidad por el agua. El polímero se adhiere a la hemoglobina, envolviéndola y sellándola de tal modo que la protege del exterior, permitiéndole retener su integridad estructural incluso después de aplicar desde el exterior un calor de hasta 120 grados centígrados durante períodos prolongados, como ocurre durante la esterilización mediante vapor.


http://noticiasdelaciencia.com/not/9224/posible_via_hacia_el_desarrollo_de_sangre_artificial/

Nanocatalizadores para combatir la contaminación por nitritos

Unos ingenieros químicos han encontrado un nuevo catalizador que puede descomponer rápidamente los nitritos, una clase común de sustancias contaminantes que a menudo causa problemas en el agua potable, y que muchas veces es el resultado de un uso excesivo de fertilizantes agrícolas.

Los nitritos y sus más abundantes primos, los nitratos, son compuestos inorgánicos que a menudo se encuentran tanto en las aguas subterráneas como en las aguas superficiales.

Estos compuestos son un peligro para la salud, y por eso las autoridades sanitarias imponen límites sobre la cantidad de nitratos y nitritos en el agua potable.

Si bien es cierto que es posible eliminar del agua los nitratos y los nitritos mediante filtros y resinas, el proceso puede ser prohibitivamente caro.

Éste es un gran problema, sobre todo para las comunidades agrícolas, y no hay realmente ninguna opción buena para lidiar con ello.

El equipo de Michael Wong, profesor de ingeniería química y biomolecular en la Universidad Rice en Houston, Texas, Estados Unidos, estudia desde hace años el potencial de los catalizadores de oro y paladio, diseñados y fabricados a escala nanométrica.

En el nuevo estudio, el equipo de Wong ha demostrado que las nanopartículas artificiales de oro y paladio puestas a prueba son varias veces más eficientes en la descomposición de los nitritos que cualquier catalizador estudiado previamente.

Las partículas, que se inventaron en el Laboratorio de Catálisis y Nanomateriales de Wong, consisten en un núcleo sólido de oro que está parcialmente cubierto con paladio.


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Trabajan en un sensor de silicio para el diagnóstico del Mal de Chagas

Primero diseñaron un sensor y ahora, los investigadores de la Universidad Nacional del Litoral y el Conicet, en Argentina, trabajan en utilizarlo como técnica de diagnóstico para el Mal de Chagas. Se trata de un dispositivo que aprovecha las propiedades ópticas de un material novedoso y biocompatible: el silicio poroso nanoestructurado. 

El biosensor en estudio, se plantea como un método alternativo que podría resultar más económico y rápido, a diferencia de las tradicionales técnicas de microscopía con fotoluminiscencia. “La primera parte del trabajo fue desarrollar un sensor que sea susceptible a la presencia de algún agente químico. Ahora, estudiamos la cinética de la incorporación de las proteínas al silicio”, explicó a Argentina Investiga Roberto Arce, investigador del Instituto para el Desarrollo de la Industria Química (INTEC), dependiente de la Universidad y el Conicet. 

Un sensor es un dispositivo capaz de detectar una magnitud de carácter físico o químico. Es común su uso para alertar de la presencia de algunas sustancias químicas que poseen un riesgo potencial. Cuando lo que se detecta es un producto de origen biológico, se denomina biosensor. 

Utilizar un material cerámico como el silicio para descubrir la presencia de un parásito es posible gracias a las propiedades ópticas del primero. Los investigadores miden cuánta luz transmite el sensor, es decir, su transmitancia óptica. “Trabajamos sobre el silicio poroso. Si uno hace este material sumamente delgado -con espesores del orden de los micrones- la luz lo atraviesa de una forma particular y deja pasar algunos colores (longitudes de onda) y otros no. A esto se lo denomina espectro de transmitancia”, detalló Arce, quien además se desempeña como docente de la facultad de Ingeniería química de la Universidad. 

Es posible medir el espectro de transmitancia de un silicio poroso preparado bajo ciertas condiciones. “Cuando uno incorpora algún medio extraño, por ejemplo, la proteína que se utiliza para identificar los anticuerpos, cambia el espectro de transmitancia del sensor por razones relacionadas con las propiedades ópticas de los materiales”, detalló Arce. 

Las modificaciones que se producen en el espectro pueden ser identificadas con un espectrómetro, que es un instrumento para la medición de este comportamiento óptico. “De este modo podemos detectar qué es lo que está ocurriendo”, afirmó el especialista y agregó que al material se le incorporan determinadas proteínas que le dan especificidad al sensor. Luego, gracias a un sistema de bombeo, se ingresa al biosensor una solución que contiene la muestra a analizar. En caso de haber anticuerpos específicos para el Mal de Chagas, éstos se adhieren a las proteínas y quedan retenidos en el dispositivo. Esto cambia el índice de refracción. “Al cambiar el índice de refracción del medio, combinado con el sistema del silicio poroso, se produce el efecto que uno busca, el movimiento del espectro”, sintetizó. 

El trabajo en relación con el silicio poroso nanoestructurado lleva más de siete años de trayectoria, bajo la dirección de Roberto Koropecki. “Comenzamos aprendiendo cuáles deben ser las condiciones bajo las cuales debe atacarse el silicio, el mismo que se utiliza para producir celdas fotovoltaicas, de manera de obtener silicio con la porosidad adecuada”, relató Arce. 

El paso siguiente de los investigadores fue trabajar en la combinación de los ataques, de manera de inducir espectros que son fácilmente medibles. Por último, se obtuvo una patente sobre el desarrollo del sensor propiamente dicho.


http://noticiasdelaciencia.com/not/8991/trabajan_en_un_sensor_de_silicio_para_el_diagnostico_del_mal_de_chagas/