Un grupo multidisciplinario de ingenieros y científicos ha descubierto un nuevo método para la filtración de agua que podría tener implicaciones para una variedad de tecnologías, como plantas de desalinización, tejidos transpirables y protectores, y captura de carbono en separaciones de gases. El equipo de investigación, dirigido porManish Kumar, de la Escuela de Ingeniería Cockrell de la Universidad de Texas en Austin, publicó sus hallazgos en el último número de Nanotecnología de la naturaleza .
El estudio, que reunió a investigadores de UT Austin, Penn State University, University of Tennessee, Fudan University y University of Illinois en Urbana-Champaign, se inspiró inicialmente en la forma en que nuestras células transportan el agua por todo el cuerpo y comenzó comoun intento de desarrollar canales artificiales para transportar agua a través de las membranas. El objetivo era imitar las acuaporinas, proteínas de membrana esenciales que sirven como canales de agua y se encuentran en ciertas células. Las acuaporinas son sistemas de filtración de agua rápidos y eficientes. Forman poros en las membranas decélulas en varias partes del cuerpo - ojos, riñones y pulmones - donde el agua tiene mayor demanda.
Kumar y el equipo no lograron reflejar el sistema de aquaporina exactamente como estaba planeado. En cambio, descubrieron un proceso de filtración de agua aún más efectivo. A diferencia de las células individuales de aquaporina del cuerpo, que funcionan de manera independiente e independiente, las membranas desarrolladas porEl grupo de investigación de Kumar no funcionó bien solo.
Pero, cuando combinó varios de ellos para crear redes de "cables de agua", fueron muy efectivos en el transporte y filtración del agua. Los cables de agua son cadenas de moléculas de agua densamente conectadas que se mueven excepcionalmente rápido, como un tren y sus vagones individuales.
"Estábamos tratando de copiar el proceso de transporte de agua ya complicado que utilizan las acuaporinas y nos topamos con un método completamente nuevo e incluso mejor", dijo Kumar, profesor asociado del Departamento de Ingeniería Civil, Arquitectónica y Ambiental de la Escuela Cockrell."Fue completamente fortuito. No teníamos idea de que sucedería".
Estas redes de membranas artificiales podrían resultar útiles para separar la sal del agua, un proceso de filtración que actualmente es ineficiente y costoso. La nueva membrana ha mostrado impresionantes propiedades de desalinización, exhibiendo mucha más sal selectiva y presumiblemente otra eliminación de contaminantes en comparación con los procesos existentes.
"Nuestro método es mil veces más eficiente que los procesos de desalinización actuales en términos de su selectividad y permeabilidad", dijo Kumar. "Por cada 10,000 moléculas de agua salada que pasan a través de los sistemas de desalinización actuales, una molécula de sal podría no filtrarse. Connuestra nueva tecnología de membrana, una molécula de sal por cada 10 millones de moléculas de agua no se filtraría, mientras se mantiene una tasa de transporte de agua comparable o mejor que las membranas actuales ".
Durante toda su carrera, Kumar se ha centrado en desarrollar materiales y procesos que toman la funcionalidad de los modelos moleculares biológicos y los aplican en escalas de ingeniería.
"Es difícil incluso imitar de manera efectiva las complejidades de cómo funciona el cuerpo humano, especialmente a nivel molecular", dijo. "Esta vez, sin embargo, la naturaleza fue el punto de partida para un descubrimiento aún mayor de lo que podríamos haber hecho alguna vezesperaba."
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Texas en Austin . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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