Dos grupos de investigadores de la Universidad de Córdoba (UCO) han diseñado un reactor de plasma (un gas ionizado) mantenido con microondas que ayuda a descontaminar aguas con altas concentraciones de tinte. 

Según cuentan a D+I-EL ESPAÑOL María C. García (catedrática de Física Aplicada de la UCO), Francisco J Romero-Salguero (catedrático de Química Orgánica de la UCO) y Juan Amaro-Gahete (investigador posdoctoral "Juan de la Cierva" de la Universidad de Granada), los propios autores de este descubrimiento, el uso de este elemento con fines prácticos no es algo nuevo. Ya en el siglo pasado se desarrollaron multitud de aplicaciones, entre las que destacan algunas como las relacionadas con la industria microelectrónica, que han permitido que existan dispositivos más ligeros y potentes en la actualidad. 

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Sin embargo, hace poco más de una década empezó a despertarse el interés del ecosistema científico por conocer el efecto que tiene el plasma al actuar sobre el agua, lo que derivó en la publicación de multitud de trabajos. En concreto, se descubrió que la interacción de ambos generaba especies oxidantes capaces de eliminar microorganismos o de romper compuestos orgánicos. 

En este contexto es donde se desarrolla la investigación llevada a cabo por los integrantes de la UCO, que utilizaron un tipo concreto de plasma (llamado plasma de argón inducido por microondas) con el objetivo de demostrar que es posible mejorar el rendimiento del reactor del plasma tanto para la degradación de compuestos organicos como para la generación de agua activada.

Tal y como precisan, la intención última no era potabilizar, sino decolorar el agua que tiene tinte para que pueda ser reciclada. Todo ello en cuestión de minutos. 

"Una aplicación concreta sería que las aguas procedentes de procesos de teñidos de la industria textil puedan ser reutilizadas", ejemplifican. Además, añaden también están trabajando en la activación del agua con potencial uso para esterilizar superficies.

Mayor eficiencia

Esto ha sido posible mediante el cambio del diseño del surfatrón, es decir, el aparato de metal que acopla la energía procedente de un generador de microondas al plasma para mantenerlo. "Lo que hemos hecho ha sido colocar una pequeña pieza de silicio en el tubo de cuarzo de descarga, permitiendo que se genere un plasma diferente que no se filamenta y que es más eficiente creando especies activas al interaccionar con el agua", resume García. 

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De esta forma, los componentes del plasma, al interaccionar con el agua, generan especies oxidantes que son capaces de degradar compuestos orgánicos y matar microorganismos, lo cual permite utilizar este reactor plasma en aplicaciones relacionadas con la remediación de aguas. 

"El diseño cambia completamente la configuración del campo electromagnético que genera el surfatrón para crear el plasma, dando lugar a un plasma de propiedades distintas y más eficientes, eliminando además ese problema de la filamentación (la división de la columna de plasma en muchos filamentos) que lo inestabiliza", añade García. Así, se produce la descontaminación.

Aplicaciones futuras

No obstante, las aplicaciones de este descubrimiento no se quedan aquí. Los autores han comprobado que en este mismo reactor de plasma microondas pueden generar hidrógeno a partir de pequeñas cantidades de agua introducidas en el plasma, una línea que están abordando.

También, están estudiando la activación de pequeñas moléculas, como hidrógeno, monóxido de carbono, dióxido de carbono, metano y agua, entre otras, para su conversión a otros compuestos de mayor tamaño molecular "más útiles" mediante la introducción de catalizadores en el reactor.

Por otra parte, avanzan a este medio que pretenden ampliar los tipos de plasmas utilizados para mejorar y desarrollar nuevas aplicaciones. "Por ejemplo, usando plasmas de tipo DBD de alta frecuencia, estamos investigando la degradación de tintes, cafeína e ibuprofeno", cuentan. 

"En cualquier caso, estamos limitados por la disponibilidad de recursos que tenemos a nuestro alcance, por lo que nos llevará un tiempo poder abordarlas", lamentan.