Las aguas contaminadas, sobre todo las industriales pero no solo, son un problema común en la mayor parte del globo. Nanoplásticos que nos bebemos o con los que nos duchamos, contaminantes a nivel tan pequeño que los filtros comunes no pueden detectarlos y acaban en el consumo humano.

Un equipo de científicos españoles ha desarrollado ahora un método no solo para "limpiar" aguas de estos plásticos a nivel tan diminuto que casi ni el microscopio puede detectarlo, sino para también convertirlos en un filtro nuevo que sea capaz de, en las mismas aguas, llevarse con él otros contaminantes.

El trabajo, que acaba de publicarse en la revista Chemical Engineering Journal, es un paso más de un método que ya publicaron en 2024. Entonces, diseñaron una fórmula escalable para producir nanoflores de óxido de hierro que eran capaces de extraer y degradar microplásticos provenientes de cosméticos en agua.

El proceso ya entonces suponía un avance en las técnicas de descontaminación de aguas para que estas sean más verdes y energéticamente eficientes al ser capaz de hacer desaparecer esos compuestos tóxicos.

Ahora han dado una vuelta de tuerca más: "Tras capturar los nanoplásticos gracias a nanopartículas magnéticas, los valorizamos en materiales funcionales, transformando un residuo contaminante en una nueva materia prima dentro de un enfoque de economía circular", explica Álvaro Gallo-Córdova, investigador del CSIC en el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC) y uno de los autores principales del trabajo, junto con Rafael Herrera-Aquino y María del Puerto Morales, también del ICMM-CSIC.

"En ese primer trabajo lo que hicimos fue ya diseñar el material, que eran estas nanoflores de óxido de hierro", añade el investigador a ENCLAVE. Su estructura "le confiere propiedades magnéticas mejoradas. Eso permite eliminar los contaminantes utilizando un imán de una manera mucho más eficiente".

Los científicos diseñaron el material y lo escalaron a 10 veces su tamaño, demostrando que se podía producir y aplicar a nivel industrial. Su primer objetivo fue capturar microplásticos y eliminarlos de forma sostenible, degradándolos con CO₂ y agua.

Este nuevo avance ha cambiado el tipo de contaminante: microplásticos a nanoplásticos. Es muchísimo más pequeño, un nanómetro es la millonésima parte de un metro. "Su problemática es mayor porque son más difíciles de filtrar por medios comunes como los que usan hoy en día la mayoría de plantas de tratamiento de aguas".

En este caso "las nanoflores se adhieren a la superficie de los nanoplásticos por medio de un imán, y crean un sistema híbrido plástico-nanopartícula. Este nanoplástico, digamos, lo podemos usar para degradar otros contaminantes, por el mismo sistema que antes habíamos utilizado para degradar los microplásticos", explica Gallo-Córdova.

El proceso es mucho más eficiente y sostenible que otros que se desarrollan en la actualidad precisamente porque permite utilizar un residuo que se retira para eliminar otro.

De momento se ha probado con colorantes orgánicos, un problema muy extendido en aguas industriales de sectores como el textil, y con metales pesados como el cromo, aunque estos últimos no se degradan, solo se retiran. El proceso, por ahora, es más efectivo con contaminantes de tipo orgánico.

El siguiente objetivo es poder realizar todo el proceso en una misma operación. Actualmente los científicos del ICMM-CSIC lo realizan en dos pasos: primero retiran los nanoplásticos usando las "flores magnéticas" y luego, cuando ya tienen el híbrido "nanoplástico-nanoflor", comprobado vía microscopio, lo vuelven a aplicar para capturar otros contaminantes.

Gallo-Córdova destaca a ENCLAVE cómo el sistema para fabricar las nanoflores se ha ido perfeccionando y volviéndose más "verde" y barato. Al retirar los contaminantes con un imán ya se ahorran costes respecto a los métodos de filtrado actuales.

Pero es que además las "nanoflores" se sintetizan vía microondas —no muy diferente a uno doméstico— en lugar de con autoclave —un recipiente de presión hermético muy común en laboratorios industriales—, reduciendo el tiempo de producción de 16 a dos horas, y con este, el coste.

Del laboratorio a la industria

El reto más ambicioso de esta tecnología es el nivel industrial. Actualmente los investigadores la han aplicado en aguas simuladas, utilizando ultrasonidos para favorecer la "captura" de los contaminantes, pero su destino final son las plantas de tratamiento de residuos. Para eso hace falta producirlas a gran escala.

En la primera parte de los trabajos ya se demostró que era posible, ahora con esta nueva aplicación buscan la empresa con la que trabajar en ello.

Este salto, además, plantearía problemas prácticos. Gallo-Córdova y sus compañeros se plantearon en su día cómo sería posible aplicar esta investigación al caso de la contaminación de las playas de Galicia con pellets de plásticos de 2024.

La retirada de las piezas más grandes, como se ha demostrado, no deja las aguas plenamente "limpias", ya que permanecen los micro y nanoplásticos que ellos se han especializado en capturar.

"Creemos que se puede hacer una captura controlada utilizando nuestras nanoflores, pero cuando llegue el momento ya tendríamos que ingeniárnoslas. ¿Cómo las aplicaríamos a un espacio abierto? Podríamos utilizar drones que tengan imanes, o alguna tecnología similar pero bueno, nos queda aún trabajo por hacer para llegar a ese punto", explica el científico.

Estos pasos requieren también trabajar en colaboración con una empresa privada o patentar el trabajo y generar "una startup, por ejemplo, un spin-off que nos permita ya llevar esas partículas a la realidad", añade.

"Hay varias formas de llegar hacia ese punto, pero siempre lo más importante es la financiación, porque sin financiación no tenemos los medios ni los recursos para ello", concluye.

La financiación a futuro también es necesaria para continuar en el laboratorio. El proyecto de investigación busca hacer ensayos en aguas reales y cada vez a mayor escala, probando con más contaminantes además de nanoplásticos, colorantes o los mencionados metales pesados. El investigador admite que "quedan muchos parámetros por optimizar".

La aplicación más ambiciosa, el triple tirabuzón "verde" de esta tecnología es la posibilidad de utilizar para la producción de hidrógeno verde. Es decir, en la misma operación de descontaminar las aguas, provocar una electrólisis que "rompa" la molécula de agua y de lugar a la preciada fuente de energía limpia.