Cuando los metales pesados venenosos como el plomo y el cadmio escapan de las fábricas o las minas, pueden contaminar el suelo cercano. Sin formas fáciles de eliminar estos contaminantes, los campos deben acordonarse para evitar que estas toxinas entren en la cadena alimentaria donde amenazan a los humanosy salud animal.
Según la Agencia de Protección Ambiental, se han encontrado metales pesados en miles de ubicaciones en todo el país. Si bien algunos se han limpiado mediante una combinación de esfuerzos federales, estatales y privados, la necesidad sigue siendo de nuevas tecnologías para abordar la contaminación por metales pesados.
Ahora, un equipo de investigación dirigido por el científico de materiales de Stanford, Yi Cui, ha inventado una forma de lavar metales pesados de suelos contaminados mediante un proceso químico que es un poco como preparar café.
Como describen el 4 de junio en Comunicaciones de la naturaleza , los investigadores comenzaron enjuagando el suelo contaminado con una mezcla de agua y una sustancia química que atrae metales pesados. Cuando esa mezcla se filtra a través del suelo, la sustancia química libera los metales pesados. Los miembros del equipo recogieron esta bebida tóxica y la procesaronun filtro electroquímico que capturó los metales pesados del agua. De esta manera limpiaron el suelo de metales pesados y reciclaron el agua y la mezcla química para filtrarse a través de un suelo más contaminado.
"Este es un nuevo enfoque para la limpieza del suelo", dijo Cui, quien es profesor de ciencia de los materiales e ingeniería y ciencia de fotones. "Nuestro siguiente paso es una prueba piloto para asegurarnos de que lo que funciona en el laboratorio sea práctico en ely determinar cuánto costará este proceso "
Hasta ahora, su equipo ha limpiado suelos contaminados con plomo y cadmio, dos toxinas prevalentes y peligrosas, así como con cobre, que solo es peligroso en altas concentraciones. Cui cree que este proceso de limpieza química y filtrado electroquímico funcionará con otrosmetales pesados peligrosos como el mercurio y el cromo, pero se necesitan más experimentos de laboratorio para demostrarlo.
No más plantas de sacrificio
Cui dijo que el proyecto comenzó hace dos años cuando él y el estudiante graduado Jinwei Xu hicieron una lluvia de ideas sobre cómo resolver el problema básico: los metales pesados se unen al suelo y se vuelven prácticamente inextricables. Hoy, dijo Cui, la limpieza puede implicar desenterrar suelos contaminados ylos investigadores agrícolas también han desarrollado técnicas de fitorremediación: cultivar plantas de sacrificio en suelo contaminado para absorber metales pesados, luego cosechar estos cultivos y llevarlos a una instalación de extracción y eliminación. Pero la fitorremediación puede llevar muchos años de cosechas repetidas.
Buscando una forma rápida y rentable de extraer metales pesados de campos contaminados, los investigadores intentaron lavar muestras de suelo tóxicas con agua corriente. Pronto se dieron cuenta de que el agua corriente no podía romper el enlace químico entre los metales pesados y el suelo.Necesitaban un aditivo para soltar los contaminantes. Encontraron la respuesta en un químico común conocido por sus iniciales: EDTA.
En retrospectiva, EDTA fue la elección obvia porque este mismo químico se usa para tratar pacientes envenenados con plomo o mercurio. El EDTA cargado negativamente se une tan fuertemente a partículas de metales pesados cargados positivamente que extrae el plomo o el mercurio de los tejidos del paciente.Los investigadores razonaron que, cuando se disuelve en agua, los ganchos negativos de EDTA arrancarían metales pesados de los suelos. Los experimentos lo confirmaron. Cuando el agua tratada con EDTA se filtró a través del suelo contaminado, se llevó los metales pesados.
Pero el trabajo del equipo estaba a medio hacer. El suelo estaba limpio, pero el agua tratada seguía siendo tóxica. Necesitaban una forma de separar el EDTA de los metales pesados en el agua de enjuague y capturar esas toxinas de una vez por todas.
Aislamiento de metales pesados
Los científicos sabían que el EDTA seguía siendo muy negativo incluso después de capturar una partícula de metal con carga positiva. Por lo tanto, los investigadores construyeron un tamiz con las propiedades eléctricas y químicas para separar el EDTA con carga negativa y los metales pesados con carga positiva. El resultado fue aisladometales pesados y una mezcla de agua y EDTA listos para purificar más tierra.
Además del plomo y el cadmio, los investigadores probaron el proceso en cobre, que solo es peligroso en altas concentraciones. A continuación, a Cui le gustaría realizar el experimento en otros metales pesados como el mercurio, que son tan tóxicos que requieren un manejo especial para protegerlos.los investigadores. Pero él piensa que la química es tan sólida que confía en el éxito en el laboratorio. La pregunta más importante es si el proceso puede ampliarse para tratar toneladas de suelo contaminado. Los investigadores han tratado de patentar el proceso a través de StanfordOffice of Technology Licensing y quisiera encontrar una oportunidad para ejecutar un proyecto piloto en un campo contaminado.
"Realmente no tenemos una buena tecnología de remediación para metales pesados", dijo Cui. "Si esto resulta práctico a gran escala, será un avance significativo".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Stanford . Original escrito por Tom Abate. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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