Desarrollan un hidrogel capaz de eliminar los microplásticos del agua

El hidrogel creado por investigadores del Instituto Indio de Ciencias es capaz de eliminar hasta el 95% de los microplásticos en agua a un pH casi neutro.

Los microplásticos suponen una amenaza para la salud humana, ya que pueden entrar en nuestro organismo a través del agua que bebemos y aumentar el riesgo de enfermedades. También son un peligro para el medio ambiente; se encuentran incluso en zonas remotas como los casquetes polares y las fosas oceánicas profundas, y ponen en peligro las formas de vida acuáticas y terrestres.

Para combatir este contaminante emergente, investigadores del Instituto Indio de Ciencias (IISc), en la India, han diseñado un hidrogel sostenible que elimina estas micropartículas de plástico del agua. El material tiene una red única de polímeros entrelazados que puede aglutinar los contaminantes y degradarlos mediante irradiación con luz ultravioleta.

Los científicos ya habían probado a utilizar membranas filtrantes para eliminar los microplásticos. Sin embargo, las membranas pueden obstruirse con estas diminutas partículas, lo que las hace insostenibles. En su lugar, el equipo del IISc dirigido por Suryasarathi Bose, profesor del Departamento de Ingeniería de Materiales, decidió recurrir a los hidrogeles 3D.

El novedoso hidrogel desarrollado por el equipo consta de tres capas poliméricas diferentes -quitosán, alcohol polivinílico y polianilina- entrelazadas entre sí, formando una arquitectura de red polimérica interpenetrante (IPN). El equipo infundió esta matriz con nanoclusters de un material llamado polioxometalato sustitutivo del cobre (Cu-POM). Estos nanoclusters son catalizadores que pueden utilizar la luz ultravioleta para degradar los microplásticos. La combinación de los polímeros y los nanoclusters dio como resultado un hidrogel resistente con capacidad para adsorber y degradar grandes cantidades de microplásticos.

La mayoría de los microplásticos son producto de la descomposición incompleta de plásticos y fibras domésticos. Para imitarlo en el laboratorio, el equipo trituró tapas de envases de alimentos y otros productos plásticos de uso cotidiano para crear dos de los microplásticos más comunes que existen: el cloruro de polivinilo y el polipropileno.

«Junto con el tratamiento o la eliminación de los microplásticos, otro gran problema es la detección. Al tratarse de partículas muy pequeñas, no se pueden ver a simple vista», explica Soumi Dutta, primera autora del estudio publicado en Nanoscale, y becaria posdoctoral en el Departamento de Ingeniería de Materiales del IISc.

Para resolver este problema, los investigadores añadieron un colorante fluorescente a los microplásticos para rastrear cuántos eran adsorbidos y degradados por el hidrogel en diferentes condiciones. «Comprobamos la eliminación de microplásticos con distintos niveles de pH del agua, distintas temperaturas y distintas concentraciones de microplásticos», explica Dutta.

El hidrogel resultó ser muy eficaz: podía eliminar alrededor del 95% y el 93% de los dos tipos diferentes de microplásticos en agua a un pH casi neutro (∼6,5). El equipo también llevó a cabo varios experimentos para comprobar la durabilidad y resistencia del material. Comprobaron que la combinación de los tres polímeros lo hacía estable a distintas temperaturas.

«Queríamos hacer un material más sostenible y que pudiera utilizarse repetidamente», explica Bose. El hidrogel podía durar hasta cinco ciclos de eliminación de microplásticos sin pérdida significativa de eficacia. Y lo que es más, señala Bose, una vez superado su uso, el hidrogel puede reconvertirse en nanomateriales de carbono capaces de eliminar metales pesados como el cromo hexavalente del agua contaminada.

De cara al futuro, los investigadores planean trabajar con colaboradores para desarrollar un dispositivo que pueda desplegarse a gran escala para ayudar a limpiar los microplásticos de diversas fuentes de agua.