Una taza para limpiar el agua
Cuando pensamos en cerámicos, lo que nos viene a la mente son objetos como lozas para pisos, tazas, o los platos donde se sierve el menudo los domingos. Pero los cerámicos van más allá de eso. Los materiales cerámicos están clasificados en tradicionales (como los que se mencionaron antes) y los avanzados. Los cerámicos avanzados comparten muchas propiedades con los tradicionales, como su dureza, su resistencia al calor, etc. Además, tienen otras sus propiedades que permiten puedan ser utilizados en diversas industrias.
Imagen tomada de https://clickmica.fundaciondescubre.es/
Por ejemplo, una taza o un plato puede soportar líquidos muy calientes que, si los vertimos en algún otro recipiente, como, por ejemplo, una botella de plástico, ésta se ablandaría, arruinándola y quedando inservible. Un ejemplo de material cerámico avanzado es si imaginamos una nave espacial entrando en la atmósfera, como hemos visto en películas y reportajes, la temperatura que tiene que soportar es muy alta, ¡más de 1600 °C!, para evitar que la nave sufra daños y permitir un regreso seguro para los astronautas. La parte de debajo de una nave espacial esta recubierta con cerámicos especialmente diseñados para soportar estas altas temperaturas.
Ahora bien, ¿Cómo un material cerámico podría limpiar el agua?. Para esto, primero hay que conocer cómo funcionan las plantas tratadoras de agua. Las plantas tratadoras de agua están diseñadas para eliminar contaminantes grandes como ramas, envases de refrescos, llantas o envolturas, entre otros. Además, pueden separar los lodos y tierra que vienen revueltas con el agua. Pero ¿Qué pasa con los contaminantes que son tan pequeños que no se pueden ver a simple vista?, aquí no aplica el conocido refrán de “ojos que no ven, corazón que no siente”. El hecho de que no los podamos ver los hace aún más peligrosos, ¿por qué? Porque se necesitan equipos muy caros y que no se encuentran disponibles en todas las universidades o centros de investigación. Estos contaminantes son tan pequeños que una planta tratadora de aguas no puede eliminarlos, imaginen dividir un milímetro en un millón de partes. Algunos ejemplos de estos contaminantes son medicamentos, pesticidas, el champú que utilizamos y que no es biodegradable, y colorantes utilizados en la ropa que vestimos, entre otros.
Muchos investigadores se han dado cuenta de lo peligroso que estos contaminantes son para todos los seres vivos. Y aunque estos contaminantes se encuentran en aguas conocidas como grises, con lo cual algunos dirán que esa agua ya no se usa y por tal motivo no puede llegar a afectar, la realidad es que, si afecta, debido a que el ciclo del agua permite que estos contaminantes lleguen a todas partes, y eventualmente llegarán a el agua potable, pudiendo llegar a los manantiales de donde se saca el agua que tomamos. Científicos mexicanos han estudiado la presencia de estos contaminantes en el ambiente y han encontrado la presencia de diclofenaco, medicamento que se suele usar para desinflamar, o algunos antibióticos, como la ampicilina, que es usado para tratar distintas infecciones (de garganta, de estómago, etc.) en el agua.
Para la eliminación de estos y otros contaminantes se puede utilizar un proceso llamado fotocatálisis. Esta palabra proviene de dos, catálisis, ¿Qué es la catálisis? Imaginemos que sucede si aplicamos más calor a la comida, su cocción será más rápida. La catálisis es una ciencia que estudia agentes o materiales que hacen que las reacciones químicas se lleven a cabo más rápido o que necesiten menos energía para que ocurran. Ahora ¿Qué significa foto? Significa luz. Si juntamos estos términos obtenemos entonces una reacción química que funciona con la ayuda de la luz. Esta luz se puede obtener de lámparas o incluso del sol. Pero, ¿Cómo funciona esto para limpiar el agua?
Para esto, primero se necesita un material cerámico especial que funcione con la luz (figura siguiente). Muchos cerámicos se han investigado para esto. Por ejemplo, el más estudiado es el óxido de titanio (de formula química TiO2), científicos alrededor de todo el mundo han publicado sus resultados en la eliminación de contaminantes como antibióticos, pesticidas, colorantes y muchísimos otros. A pesar de estos asombrosos resultados aún queda mucho por investigar acerca de estos materiales para mejorarlos y hacerlos más eficientes. Por ejemplo, el óxido de titanio solo funciona con la luz ultravioleta, que se consigue con lámparas especiales, y de la cual la luz solar solo contiene un 5 %. Además, también es necesario que reduzca al mínimo los contaminantes, ya que algunos no pueden ser eliminados completamente.
Fuentes
- https://www.vigilancer.es/index.php/2020/03/05/las-ceramicas-es-la-industria-aeroespacial/https://www.vigilancer.es/index.php/2020/03/05/las-ceramicas-es-la-industria-aeroespacial/
- https://www.gob.mx/asa/acciones-y-programas/plantas-de-tratamiento-de-aguas-residuales-46425.
Autores:
Diana Laura Hernández Arellano
Estudiante del quinto semestre del Doctorado en Ciencias e Ingeniería de Materiales
Instituto de Investigaciones en Materiales, Unidad Morelia
UNAM
Rigoberto López Juárez
Profesor e Investigador
Instituto de investigaciones en materiales, Unidad Morelia
UNAM
