{"id":35677,"date":"2022-03-24T12:16:40","date_gmt":"2022-03-24T16:16:40","guid":{"rendered":"https:\/\/www.upr.edu\/?p=35677"},"modified":"2022-03-24T12:40:45","modified_gmt":"2022-03-24T16:40:45","slug":"profesor-de-la-upr-crea-estructura-adsorbente-para-reducir-los-contaminantes-emergentes-del-agua","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.upr.edu\/ac\/profesor-de-la-upr-crea-estructura-adsorbente-para-reducir-los-contaminantes-emergentes-del-agua\/","title":{"rendered":"Profesor de la UPR crea estructura adsorbente para reducir los contaminantes emergentes del agua"},"content":{"rendered":"

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La estructura sintetizada demostr\u00f3 tener una mayor capacidad de adsorci\u00f3n de los contaminantes en comparaci\u00f3n a otros adsorbentes<\/em><\/span><\/span><\/p>\n

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24 de marzo de 2022<\/p>\n

Los contaminantes emergentes son compuestos qu\u00edmicos que, por su presencia en el ambiente, tienen potenciales efectos negativos en la salud y el medioambiente. Los problemas causados por los contaminantes emergentes comenzaron a identificarse a finales de los a\u00f1os 90. Desde entonces, expertos a nivel mundial estudian estos compuestos.<\/p>\n

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Dr. Arturo Hern\u00e1ndez Maldonado<\/p><\/div>\n

F\u00e1rmacos, disruptores endocrinos (qu\u00edmicos mimetizadores de hormonas), entre otros que hacen parte de los desechos del cuerpo humano, son ejemplos de contaminantes emergentes que se identifican en los cuerpos de agua. Remover las trazas de estos contaminantes luego de haberse filtrado el agua es uno de los retos a los que se enfrentan los cient\u00edficos.<\/p>\n

El doctor Arturo Hernandez Maldonado, profesor del Departamento de Ingenier\u00eda Qu\u00edmica en la Universidad de Puerto Rico en Mayag\u00fcez y director del Nanoporous Sorbents Syntesis and Absorption Lab<\/em><\/a> (NSSAL), ha investigado por a\u00f1os los contaminantes emergentes, y sus posibles adsorbentes.<\/p>\n

Estudios realizados en animales, por otros investigadores, se han detectado alteraciones gen\u00e9ticas y malformaciones en los fetos. As\u00ed mismo, investigaciones realizadas en cultivos, han encontrado la presencia de metabolitos (productos del metabolismo) de carbamazepina, un f\u00e1rmaco para tratar convulsiones, en concentraciones altas que puede ser t\u00f3xicas para los ni\u00f1os.<\/p>\n

\u201cCuando se trata de pesticidas, no es un producto que el ser humano consume directamente, pero un pesticida que se arroja a un suelo con la lluvia se distribuye. Entonces, \u00bfcu\u00e1l es el destino del pesticida? Luego de que ocurre todo esto, su funci\u00f3n ya pas\u00f3, se protegieron los cultivos, etc\u00e9tera, \u00bfqu\u00e9 sucede con ese pesticida residual cuando penetra el agua?, \u00bfqu\u00e9 pasa con esa agua que tiene el pesticida ahora cuando pasa a trav\u00e9s de todo ese terreno?\u201d, comenta Hern\u00e1ndez-Maldonado.<\/p>\n

La adsorci\u00f3n, con D, es un proceso qu\u00edmico-f\u00edsico por el cual las part\u00edculas (\u00e1tomos, iones o mol\u00e9culas atrapados y retenidos en una superficie. Este m\u00e9todo es el que se utiliza en los filtros de agua. En ocasiones, si se aplica cierto nivel de energ\u00eda o esfuerzo, el proceso puede ser revertido, ya que las fases preservan sus identidades.<\/p>\n

Hern\u00e1ndez-Maldonado y su grupo combinaron varios materiales, entre ellos carb\u00f3n activado (un compuesto de estructura porosa que, le permite tener una gran capacidad de adsorci\u00f3n) y una estructura cristalina metal-org\u00e1nica (MOF, por sus siglas en ingl\u00e9s), conformada por cromo y una estructura org\u00e1nica hidrof\u00edlica (afinidad por el agua). Esta estructura ayuda a dar selectividad para remover los contaminantes emergentes.<\/p>\n

\u201cTenemos dos mundos que son bien interesantes, el carb\u00f3n activado, al que no le gusta el agua, pero tampoco tiene selectividad porque adsorbe de todo, y la estructura metal-org\u00e1nicas, que puedes darle selectividad, pero tienes un gran problema, que es hidrof\u00edlica, le gusta el agua. En mi grupo trabajamos la remediaci\u00f3n con adsorci\u00f3n, el cual es uno de los m\u00e9todos de purificar el agua, y en el laboratorio nos encargamos de dise\u00f1ar adsorbentes. En este \u00faltimo trabajo publicado lo que nosotros hicimos en el laboratorio fue que combinamos ambos materiales para explotar, por sinergia, las ventajas de cada uno de ellos. Creamos una estructura con una coraza de carb\u00f3n activado y una m\u00e9dula de la estructura metal-org\u00e1nica en el centro. Para lograr esto tuvimos que crecer la estructura metal-org\u00e1nica dentro de los poros del carb\u00f3n activado\u201d, explica Hern\u00e1ndez-Maldonado.<\/p>\n

El estudio titulado Confined space synthesis of chromium\u2013based metal\u2013organic frameworks in activated carbon: Synergistic effect on the adsorption of contaminants of emerging concern from water<\/em><\/a>, publicado en la revista Journal of Environmental Chemical Engineering <\/em>y parte del trabajo de disertaci\u00f3n doctoral el estudiante graduado Juan Carlos Mu\u00f1oz (miembro del grupo NSSAL), describe la metodolog\u00eda de la s\u00edntesis confinada de la estructura metal-org\u00e1nica dentro de los poros del carb\u00f3n activado. Utilizando un microscopio electr\u00f3nico, y equipo de Rayos X, se confirm\u00f3 que la s\u00edntesis se pudo llevar a cabo. Los contaminantes emergentes estudiados fueron carbamazepina (antiepil\u00e9ptico), cafe\u00edna, \u00e1cido salic\u00edlico, naproxeno (analg\u00e9sico), y otros metabolitos.<\/p>\n

La capacidad de adsorci\u00f3n del material compuesto se prob\u00f3 con los contaminantes en el agua de forma individual y con m\u00faltiples contaminantes de manera simult\u00e1nea, como se encontrar\u00edan en el ambiente. Los hallazgos del estudio demuestran que la combinaci\u00f3n del carb\u00f3n activado y la estructura metal-org\u00e1nica adsorben una mayor cantidad de contaminantes emergentes en comparaci\u00f3n al carb\u00f3n activado por s\u00ed solo. Asimismo, el estudio evidencia que la s\u00edntesis confinada es un mecanismo adecuado para la combinaci\u00f3n exitosa de los materiales, y no meramente hacer una mezcla f\u00edsica de estos.<\/p>\n

Adem\u00e1s de seguir investigando y dise\u00f1ando nuevos adsorbentes, se espera continuar creando conciencia y educando a la sociedad, y a los organismos pertinentes, para atender este problema. Una de las proyecciones futuras que se contempla es probar estos adsorbentes utilizando muestras de fuentes agua a trav\u00e9s de toda la isla como por ejemplo r\u00edos, lagos y aguas reclamadas para identificar los contaminantes emergentes presentes.<\/p>\n

El grupo del doctor Hern\u00e1ndez-Maldonado es de los pocos a nivel mundial que se dedica al dise\u00f1o de adsorbentes a escala at\u00f3mica. En las investigaciones realizadas en el laboratorio, colaboran estudiantes subgraduados y graduados.<\/p>\n

El trayecto de investigaci\u00f3n en este tema comenz\u00f3 formalmente en el 2006 para el profesor Hern\u00e1ndez-Maldonado con una d\u00e1diva CAREER de la Fundaci\u00f3n Nacional de la Ciencia (NSF por sus sigas en ingles) y el trabajo contin\u00faa siendo auspiciado por otras d\u00e1divas federales hoy d\u00eda. Luego en el 2011, el profesor Hern\u00e1ndez-Maldonado comenz\u00f3 una serie de simposios en Anaheim, California junto a la Sociedad Americana de Qu\u00edmica (ACS, por sus siglas en ingl\u00e9s). Los simposios abarcan temas relacionados a los contaminantes emergentes como remediaci\u00f3n, remoci\u00f3n, detecci\u00f3n, ocurrencia (cuan frecuente a parecen), el destino, c\u00f3mo llegan y afectan al ambiente, entre otros asuntos.<\/p>\n

Por Ricardo J P\u00e9rez Burgos <\/span><\/p>\n

Bi\u00f3logo, estudiante del Programa Graduado de Ling\u00fc\u00edstica de la UPR en R\u00edo Piedras e integrante del Programa de Comunicaci\u00f3n Cient\u00edfica de la UPR.<\/span><\/p>\n

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