Un equipo de ingenieros químicos y biológicos ha desarrollado filtros de membrana altamente selectivos que podrían permitir a los fabricantes separar y purificar productos químicos de formas que actualmente son imposibles, permitiéndoles potencialmente usar menos energía y reducir las emisiones de carbono, según los hallazgos publicados hoy en prensaen el diario ACS Nano .
Los científicos de la Universidad de Tufts dijeron que las membranas sofisticadas pueden separar los compuestos orgánicos no solo por tamaño, tan pequeños como una molécula, sino también por su carga electrostática, lo que significa que los fabricantes pueden clasificar los compuestos por tamaño y tipo. Las membranas usan un método simple,proceso escalable en el que un polímero especial se disuelve en un solvente y se recubre sobre un soporte poroso. El polímero se autoensambla para crear canales de aproximadamente 1 nanómetro de tamaño que imitan los sistemas biológicos, como los canales iónicos, que controlan el paso de compuestos a través de las membranas celularescon gran efectividad
El autor correspondiente Ayse Asatekin, Ph.D., profesor de ingeniería química y biológica en la Escuela de Ingeniería de Tufts, dijo que el descubrimiento del equipo responde a los llamados de toda la industria para el desarrollo de soluciones más eficientes para la separación de productos químicos, lo que explica10 a 15 por ciento del uso de energía global, según un informe en Naturaleza
"Nuestro estudio es prometedor porque es la primera demostración de una nueva forma de hacer estas membranas selectivas que son tan importantes para la fabricación de productos químicos", dijo. "Diseñar membranas muy selectivas que puedan realizar estas separaciones complejas realmente podría aumentar la eficiencia energéticay reduce en gran medida el desperdicio de fabricación "
Las membranas de nuevo diseño pueden :
- Cuando se mezclan compuestos cargados y no cargados, evite que el compuesto cargado pase a través de ellos; su paso se evita porque el compuesto neutro ingresa primero a los canales y evita que el compuesto cargado entre; y
- Proporciona la capacidad de separar compuestos cargados y no cargados en varios sistemas de filtración.
Asatekin señaló que la separación basada en la carga mejora cuando la solución contiene una mezcla de solutos, lo que indica que la estructura de la membrana imita con éxito cómo funcionan los sistemas biológicos, como los canales iónicos. Este descubrimiento ha llevado a los investigadores a creer que este enfoque puedepuede usarse para abordar otras separaciones y generar selectividades por encima y más allá de lo que se puede lograr con membranas convencionales.
"Esto significa que podríamos hacer filtros que sean capaces de separaciones que no se pueden lograr actualmente. Los filtros hoy en día generalmente se limitan a separar grandes de pequeños, y queremos poder separar compuestos del mismo tamaño pero diferentes".Asatekin dijo
Asatekin señaló que algunas aplicaciones potenciales para este proyecto incluyen la purificación de antibióticos, aminoácidos, antioxidantes y otros compuestos biológicos de moléculas pequeñas, y la separación de líquidos iónicos del azúcar en instalaciones de biorrefinería. Sin embargo, dijo que cree que este enfoque general podría potencialmenteadaptarse más a las diferentes separaciones con más investigación.
Asatekin es el investigador principal del Laboratorio de polímeros inteligentes, membranas y separaciones en Tufts. El laboratorio tiene como objetivo desarrollar la próxima generación de membranas al diseñarlas desde las moléculas hacia arriba. Las membranas dependen de polímeros que se autoensamblan y forman nanoestructurasy exponen funcionalidades químicas que les permiten realizar tareas que normalmente no se esperan de las membranas. Eliminan no solo las bacterias sino también los metales pesados, reaccionan a los estímulos y separan las moléculas pequeñas por estructura química. En general, el objetivo es desarrollar membranas que ayudengenerar agua limpia y segura de manera más eficiente y separar los productos químicos con un menor uso de energía.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Tufts . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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