2023-03-01Jaulas orgánicas: solución ecológica para la captura de gases tóxicos
Unam Global |La captura del dióxido de azufre (SO₂), precursor de la lluvia ácida que causa la acidificación de lagos y suelos, así como el deterioro acelerado de edificios, es un desafío para la ciencia de materiales.Sin embargo, un avance pionero está siendo llevado a cabo por una colaboración entre la UNAM y la Universidad de Liverpool: las jaulas orgánicas porosas (POC, por sus siglas en inglés), que son sintetizadas a partir de compuestos orgánicos baratos y son como un juego de Lego, fáciles de armar.
Las jaulas orgánicas porosas son cajas supramoleculares, compuestas por aminas secundarias y terciarias, que adsorben el dióxido de azufre con eficiencia “en un entorno reversible”.
El Dr. Ilich A. Ibarra Alvarado, del Instituto de Investigaciones en Materiales de la UNAM, y el profesor Andy Cooper, de la Universidad de Liverpool, son los desarrolladores de esta innovadora tecnología.
Las jaulas orgánicas porosas tienen una serie de ventajas, como su bajo precio, su escalabilidad y la facilidad de ensamblaje. Están compuestas por diferentes grupos funcionales (representados por diferentes colores de las “piezas” que conforman las jaulas) y tienen una alta capacidad para capturar el dióxido de azufre (SO₂) debido a que la atracción entre los grupos funcionales y las moléculas de SO₂ es lo suficientemente fuerte.
Las piezas rojas, amarillas, verdes, y minoritariamente blancas son las que le dan su alta capacidad de adsorción de SO₂, y permiten liberar las moléculas aspiradas sin afectar la estructura de las jaulas supramoleculares”.
Jaulas orgánicas porosas: una solución económica y escalable para la captura de dióxido de azufre
Según estudios experimentales del Dr. Ibarra Alvarado, las jaulas orgánicas porosas capturan 14 mili moles por gramo (mmol/g), lo que las convierte en una opción atractiva para la industria, ya que su producción es económica y escalable.
Para dimensionar este logro hay que ponerlo en contexto. El récord mundial está en 19 mili moles por gramo (mmol/g) de unos materiales diferentes denominados marcos metal-orgánicos (MOF, por sus siglas en inglés), desarrollados también por el equipo de Ibarra Alvarado.
Marcos metal-orgánicos (MOFs) y jaulas orgánicas porosas (POCs): diferencias y similitudes
Los marcos metal-orgánicos son muy caros y difíciles de producir “no kilogramos, gramos”. A diferencia de los MOFs, las jaulas orgánicas porosas son un material “fácil de hacer y súper barato”, lo que las hace atractivas para la industria.
La empresa Gearu Labs, de Inglaterra, está realizando pruebas piloto para su posible uso en la remediación ambiental y en la captura de gases tóxicos. Sus objetivos son la captura total de dióxido de azufre y la detección de SO₂ en lugares específicos, como en un laboratorio químico o en un espacio laboral donde se realiza algún proceso de combustión.
Posibles aplicaciones de las jaulas orgánicas porosas
Las jaulas orgánicas porosas podrían tener varias aplicaciones, desde la producción de filtros para capturar el dióxido de azufre hasta la detección de la presencia de SO₂ en lugares específicos, como en un espacio laboral donde se realiza algún proceso de combustión.
Para la remediación ambiental, el flujo de aire contaminado con dióxido de azufre se pasaría por un tubo con los filtros, los cuales atraparían el gas. Luego, en un laboratorio se extraería el SO₂ y se convertiría en algo no tóxico, como el sulfato de calcio. Este proceso se podría repetir en otro ciclo de filtración de aire.
El Dr. Ibarra Alvarado también sugiere la posibilidad de un dispositivo fácil de transportar, como un bolígrafo que lleve una pequeña cantidad de jaulas orgánicas porosas en la punta. Este instrumento podría detectar la presencia de SO₂ en un espacio de trabajo con sospecha de contaminación por este gas.
Conclusiones
- La captura del dióxido de azufre es un desafío importante en la lucha contra la lluvia ácida y sus efectos negativos en el medio ambiente.
- Las jaulas orgánicas porosas ofrecen una solución económica y escalable para la captura de este gas tóxico, con aplicaciones en la remediación ambiental y la detección de la presencia de SO₂ en lugares específicos.
- Con su alta capacidad de adsorción de SO₂, las jaulas orgánicas porosas se perfilan como una alternativa atractiva y viable en la lucha contra la contaminación atmosférica y sus consecuencias perjudiciales para la salud y el medio ambiente.
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