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7 julio 2011 4 07 /07 /julio /2011 00:50

Diversos estudios contienen comparaciones entre tecnologías convencionales de tratamiento de agua y tecnologías nano-disponibles. Membranas de separación con estructuras a nivel de nanoescala pueden ser usadas también como un método de bajo costo para producir o generar agua potable. De todas estas técnicas, en los últimos años, ha tomado fuerza la aplicación de barreras reactivas permeables  que permiten el paso del agua y actúa como captadora de iones usando hierro de valencia cero. Actualmente, y gracias al proyecto basal del Centro para el Desarrollo de la Nanociencia y Nanotecnología (Cedenna) perteneciente a la Usach, nuestro trabajo en Chile ha demostrado ser altamente eficiente, con una síntesis simple, de bajo costo, sin generación de subproductos tóxicos, y con alta sorción y selectividad. -   Magister Marcelo Rocco.

 
CON NANOTECNOLOGÍA SE ESPERA ELIMINAR EL METALOIDE
 
Descontaminando arsénico en cuencas
 
Tras dos años de estudio un equipo de la Usach logró determinar que las aguas subterráneas de la zona norte de la Región Metropolitana contienen altos niveles de arsénico, producto de condiciones naturales no relacionadas con actividad minera.
 
 
 
 
Por Marcelo Rocco, magíster en Química Ambiental y Nanotecnología, doctor en Geoquímica Medioambiental. Durante las últimas décadas el estudio del arsénico en aguas superficiales y subterráneas se ha extendido a lo largo del mundo debido a la toxicidad que presenta este metaloide. En el norte de nuestro país la presencia de arsénico en agua es siempre, o al menos generalmente, asociada a la industria minera… ¿y si el origen del arsénico fuese otro?

Entre 2008 y 2010 se realizó un estudio por académicos de la Facultad de Química y Biología de la Universidad de Santiago de Chile titulado “Análisis Fisicoquímico y Químico de dos cuerpos lacustres urbanos”, en donde se analizó la calidad química y fisicoquímica, tanto superficial como subterránea, de la Laguna Carén y del Humedal de Batuco, pertenecientes a la cuenca hidrográfica de Chacabuco de la Región Metropolitana, lugares geográficos que alojan a dos de los tres acuíferos que sustentan el consumo humano en las zonas norte y poniente de Santiago.

Los muestreos –realizados desde junio de 2008 hasta abril de 2009 y en abril de 2010– arrojaron como resultado concentraciones de arsénico en aguas superficiales y subterráneas superiores a lo permitido según la norma chilena de agua potable (NCh 409. Of. 2005). Además, se realizaron muestreos en pozos de consumo humano (años 2008 - 2010) en las zonas de Lampa, Batuco y la Laguna Carén, arrojando concentraciones de arsénico entre 4 y 12 veces por sobre la misma norma.

El estudio también concluyó que la presencia del metaloide tiene relación con el proceso de diagénesis de algunos minerales sulfurados, tales como pirita, calcopirita y/o calcosita, todos ellos presentes en la cuenca de Santiago y Chile central, lo que significa que se está en presencia de un fenómeno que seguirá ocurriendo en el futuro y que, por tanto, habrá que informar a la población y tomar medidas para solucionarlo.

Dado el tipo de recarga de aguas superficiales, principalmente subterránea, y la leve contaminación que presentan los esteros, humedales y laguna estudiadas, la investigación también descarta la presencia humana en el problema debido a que la concentración de arsénico "sube" a las aguas superficiales y no inversamente.

La historia continúa

Además, entre diciembre de 2010 y enero de 2011 se realizó otro estudio dentro de la misma cuenca hidrográfica, pero en una zona ubicada aproximadamente 20 kilómetros más al norte de los estudios previos. Esta zona en particular posee tranques de relaves que han sido acusados de contaminar con arsénico las aguas subterráneas que son la base de consumo para los pobladores de la zona. Se analizaron muestras que fueron obtenidas en el perímetro externo de los tranques de relave, cuya concentración de arsénico máxima en agua fue de 22 veces por sobre la norma chilena de agua potable. Sin embargo, un estudio estadístico de las muestras, junto con un análisis de transporte de arsénico en agua, arrojó que el tranque de relave que era acusado como “el causante de la contaminación” no sólo no contaminaba sino que, además, cumplía de manera óptima con la retención de arsénico al medio, aun cuando fue construido 25 años antes de que se implementaran las actuales normas de cierre de faenas.

Los resultados de este nuevo estudio arrojaron que, nuevamente, la presencia de arsénico correspondía a un origen natural y que no estaba relacionada con faenas mineras.

Descontaminando

Diversos estudios contienen comparaciones entre tecnologías convencionales de tratamiento de agua y tecnologías nano-disponibles. Membranas de separación con estructuras a nivel de nanoescala pueden ser usadas también como un método de bajo costo para producir o generar agua potable. De todas estas técnicas, en los últimos años, ha tomado fuerza la aplicación de barreras reactivas permeables (PRB).

Una barrera permeable permite el paso del agua y actúa como captadora de iones usando hierro de valencia cero (ZVI). Si bien la tecnología aplicada al estudio y fabricación de barreras permeables es muy conocida e, incluso, la aplicación de ZVI-nano está desarrollándose, los problemas asociados a la aplicación pueden resumirse en: altos costos de producción de nanomaterial; síntesis complejas; generación de subproductos tóxicos y poca sorción por parte del ZVI.

Actualmente, y gracias al proyecto basal del Centro para el Desarrollo de la Nanociencia y Nanotecnología (Cedenna) perteneciente a la Usach, nuestro trabajo ha demostrado ser altamente eficiente, con una síntesis simple, de bajo costo, sin generación de subproductos tóxicos, y con alta sorción y selectividad. Además, se trabaja en un sistema de descontaminación a través del uso de nanopartículas que en el laboratorio han demostrado alta eficiencia a la hora de atrapar el arsénico y otros elementos como plomo y cadmio. De aquí a tres años debieran contar con varias publicaciones científicas, un sustrato que contenga las nanopartículas para eliminar el arsénico y un producto que pueda utilizarse fácilmente para purificar el agua.

Aun cuando se ha enfocado la atención en los potenciales beneficios de sistemas de tratamiento de agua que usen nanotecnología, existe también la necesidad de realizar más investigación para conocer los potenciales riesgos de la nanotecnología para la salud humana y el medio ambiente. Aun cuando algunos estudios ya se han realizado, éstos indican que las propiedades propias de los nanomateriales (por ejemplo tamaño, forma, reactividad y conductividad) pueden, eventualmente, generar que estos materiales sean tóxicos.

Es imperativo que la información acerca del control y riesgo de los nanomateriales sea estudiado desde múltiples disciplinas, con el fin de no sólo conocer sus potenciales efectos nocivos, sino también, sus múltiples y potenciales beneficios.

Para el caso particular de las nanopartículas de este estudio, se concluye que serían capaces de adsorber (atrapar) tanto cadmio, plomo y arsénico, así como también otros elementos (sodio, potasio, magnesio y calcio), en cantidades muy superiores a las reportadas en la literatura.

Dado que un problema a nivel mundial es la contaminación de las reservas de agua por metales y metaloides, esta nueva tecnología podría ayudar a mejorar esta situación. Además, y dado que disminuye elementos que están en grandes cantidades en el agua de mar, es muy probable que esta tecnología permita, incluso, desalinizar agua de mar en el futuro cercano.

Por Marcelo Rocco, magíster en Química Ambiental y Nanotecnología, doctor en Geoquímica Medioambiental.

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Investigación Usach aporta nueva tecnología al tratamiento de aguas salinizadas

por Nicolas Gaona    

 
Nanopartículas capaces de absorber contaminantes, y de este modo desalinizar aguas o liberarlas de arsénico y plomo, es el objetivo del trabajo que encabeza el investigador del Departamento de Ciencias del Ambiente de la Facultad de Química y Biología, Dr. Marcelo Rocco. La apuesta es obtener agua apta para el consumo, a un bajo costo y sin efectos que impacten al medio ambiente. 

 05 de Julio de 2011 - http://www.usachaldia.cl/index.php?option=com_content&view=article&id=5026

La utilización de nanopartículas con alta capacidad de sorción (retención de una sustancia) como una alternativa para desalinizar agua, constituye uno de los últimos trabajos desarrollados por los investigadores del Departamento de Ciencias del Ambiente, Marcelo Rocco y María Angélica Rubio, de la FQyB, y por el docente del Departamento de Física de la Facultad de Ciencias, Samuel Baltazar.

Esta investigación aporta otra alternativa de desalinización, sumando el plus de su bajo costo y menor impacto ambiental. Se trata de una variedad de membranas y filtros basados en nanotubos de carbono, cerámicas nanoporosas, nanopartículas magnéticas y otros nanomateriales.

Los experimentos efectuados en laboratorios de nuestra Universidad, aplicando estas tecnologías, principalmente, nanopartículas reactivas que actúan como captadoras de iones a través de metales de valencia cero, demuestran que con un gramo de nanopartículas se podría descontaminar centenares de litros de agua con concentración de elementos por sobre la norma chilena de agua potable (NCh 409 of. 2005).

El investigador Marcelo Rocco, Doctor en Geoquímica Medioambiental y miembro del Centro para el Estudio de la Nanociencia y Nanotecnología de la Universidad, precisa que las aplicaciones de estas metodologías son "insospechadas", por la cualidad de adsorción del material y su potencial uso (inclusive domiciliario) tanto para potabilizar agua como también para remover sustancias que pueden ser tóxicas o innecesarias.

"Para el caso del arsénico y el plomo, las experiencias en laboratorios indican que en cinco minutos de contacto es posible remover una cantidad de hasta 112 y 120 mg, respectivamente", señala el investigador, refiriéndose a los alcances que puede tener la implementación de esta técnica en ciudades que reportan arsénico en sus aguas. Además, y ya que las nanopartículas metálicas incrementan el pH de las soluciones tratadas, sería posible aplicarlas en procesos donde existe contaminación ácida minera, para descontaminar el agua desechada por estas industrias, y de paso, disminuir o mitigar el daño al medio ambiente. 
 
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Investigan potabilización del agua mediante nanotecnología

 

 

Experimentos de la Usach demuestran que con un gramo de nanopartículas se podrían descontaminar centenas de litros de agua con concentración de elementos por sobre la norma chilena de agua potable.

La utilización de nanopartículas, con alta capacidad de adsorción (capacidad de retención de una sustancia) como una alternativa para desalinizar agua, constituye una de los últimos trabajos desarrollados por investigadores de las Facultades de Química y Biología, y de Ciencia, de la Universidad de Santiago de Chile (Usach).

El trabajo liderado por el investigador de la Usach, Dr. Marcelo Rocco, y secundado por la Dra. María Angélica Rubio y el físico Samuel Baltazar, apuesta al uso de nanotecnología para resolver el problema de producir agua apta para el consumo, a un bajo costo económico e impacto ambiental.

El académico sostiene que “existen otras alternativas menos desarrolladas” a las ya utilizadas, como son “una variedad de diferentes tipos de membranas y filtros basados en nanotubos de carbono, cerámicas nanoporosas, nanopartículas magnéticas y otros nanomateriales”, que pueden ser consideradas debido a su bajo costo económico e impacto ambiental.

Tales han sido los experimentos efectuados en laboratorio aplicando dicha tecnología –principalmente, nanopartículas reactivas que actúan como captadoras de iones usando metales de valencia cero- que los resultados demuestran que con un gramo de nanopartículas se podría descontaminar centenas de litros de agua con concentración de elementos por sobre la norma chilena de agua potable (NCh 409 of. 2005).

Respecto a sus aplicaciones, el Dr. Rocco sostuvo que son “insospechadas”, debido a la cualidad de adsorción del material y su potencial uso (inclusive domiciliario) tanto para potabilizar agua, como también para remover sustancias que pueden ser tóxicas o innecesarias.

Por Nicolás Gaona

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El Ciudadano » Investigan potabilización del agua mediante ...
www.elciudadano.cl/.../investigan-potabilizacion-del-agua-mediante-nanotecnologia/ - En caché

 

Representación esquemática de una barrera reactiva permeable interceptando una pluma de contaminación. http://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM10_archivos/image026.jpg

Sistema de “funnel and gate” en una barrera reactiva permeable

http://www.insuma.es/barreras%20reactivas_archivos/image002.gif

Los nanotubos de carbono (NTC)

fueron descubiertos en 1991 por Sumio Iijima,
un ingeniero japonés de la empresa NEC. Están constituidos por átomos de carbono
dispuestos en una red hexagonal cilíndrica, de forma que su estructura es la misma
que se obtendría si se enrollara sobre sí misma una lámina de grafito. Pueden estar
cerrados en los extremos por media esfera de fulereno o estar abiertos. Pueden ser
de pared simple (una sola lámina enrollada) o de pared múltiple (varias láminas
concéntricas enrolladas).
Tienen propiedades muy interesantes. Para empezar, muestran una relación
longitud/diámetro muy elevada, debido a que su diámetro es del orden de los
nanómetros y la longitud puede variar desde unas micras hasta milímetros e incluso
algunos centímetros. Tienen interesantes propiedades mecánicas, térmicas y
eléctricas. NANOTUBOS DE CARBONO: APLICACIONES www.madrimasd.org/cimtan/Informes/Downloads_GetFile.aspx?...

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CENIZAS VOLANTES

Las cenizas volantes (CV) son residuos sólidos provenientes de la combustión de materiales como el carbón. Una de las características principales de estos residuos es la variada composición química y mineralógica, lo que implica diferentes comportamientos químicos. A pesar de ser las CV en gran parte reutilizadas en la industria de la construcción; los investigadores buscan nuevas alternativas para reutilizar éste residuo sólido. Muchos de los estudios se han enfocado a utilizar las CV como un adsorbente de bajo costo. Además se ha investigado su uso como materia prima para la síntesis de zeolitas. Sin embargo pocas investigaciones se han dedicado a estudiar el uso de las CV como material de relleno en las barreras permeables reactivas (PRB); la cual es una de las tecnologías más empleadas para la descontaminación de aguas subterráneas. Para ser cualquier  material seleccionado como relleno reactivo de las PRB debe ser analizado en cuanto a estabilidad, reactividad y compatibilidad ambiental. Los objetivos de éste estudio fueron caracterizar tres CV (CV 2, CV 5 y CV 6) de diferentes procedencias y evaluar la reutilización como material de relleno en las PRB, en cuanto a compatibilidad ambiental y reactividad. La caracterización de las CV incluyó composición mineralógica y química principalmente. La evaluación consistió en un test de lixiviación inorgánico, un fraccionamiento secuencial y un ensayo de remoción con CuSO4 para las tres CV y  con K2Cr2O7  para la CV5 solamente. Los resultados arrojaron una variada composición química y mineralógica para las tres CV. La evaluación  de las cenizas en cuanto a su reactividad en la remoción de Cu no mostró problemas `para se reutilizadas como material de relleno en las PRB (Eficiencia > 99%). La prueba de remoción con K2Cr2O7 evidenció un cambio de color para la CV5, atribuido posiblemente a una reducción del Cr(VI) a (III), lo que implicaría un nuevo campo de aplicación en la descontaminación de aguas subterráneas

[DOC]

Cenizas Volantes y su aplicación como material de relleno en ...

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de A González - Citado por 1 - Artículos relacionados
Palabras Clave: Cenizas volantes, barreras reactivas permeables, metales pesados .... Uno de los materiales más utilizados es el hierro valencia 0 (Fe(0)), ...
www.chileresiduos.cl/chileresiduos/.../cenizas%20volantes(1).doc - Similares

[PDF]

Capítulo 7 Tecnologías de tratamiento in-situ de aguas subterráneas

Formato de archivo: PDF/Adobe Acrobat - Vista rápida
de JL CORTINA - Artículos relacionados
Las barreras reactivas permeables (BRP) son un tipo de tratamiento in-situ semipasivo .... Los metales de valencia cero como el hierro, el estaño y el zinc, ...
paginas.fe.up.pt/~cigar/html/documents/ArtigoAsin-situ_000.pdf

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