El proyecto DI Iniciación PUCV 2023 “Remoción de metales pesados desde aguas contaminadas mediante procesos de baja presión usando membranas inorgánicas de óxido de grafeno funcionalizado”, adjudicado recientemente por el Dr. Gianni Olguín, considera el diseño y confección de membranas inorgánicas con capas ultra delgadas y altamente selectivas de óxido de grafeno funcionalizado, que remuevan iones de cobre y arsénico desde soluciones acuosas, permitiendo así las descontaminación de aguas.

La actual condición de escases hídrica impone la necesidad de considerar la obtención de agua desde fuentes no tradicionales. Una de las principales barreras para viabilizar el uso de fuentes continentales no-aptas o el reúso del recurso en Chile, es la contaminación con metales pesado. En esta línea, la tecnología de membranas representa una alternativa prometedora, considerando que, actualmente, domina el mercado de desalación mundial.

A pesar de este desarrollo, la aplicación de esta tecnología a la remoción de metales pesados desde aguas contaminadas, es relativamente nueva. Los procesos de osmosis reversa y nanofiltración, basados en membranas poliméricas densas, han parcialmente satisfecho las expectativas, ya sea por bajos rechazo de iones metálicos o permeado de agua reducido. Aun menos satisfactorio es el consumo de energía de estos procesos como consecuencia de los altos niveles de presión requeridos, que se traducen en altos costos operativos. Es aquí donde las membranas inorgánicas porosas han ganado atención, como resultado de ofrecer adecuados niveles de selectividad, junto un mayor nivel de permeado de agua y bajas presiones de operación. Dentro de esta categoría, las membranas de óxido de grafeno han mostrado prometedores resultados, incrementando la capacidad de permeado de agua hasta en 10 veces respecto a tecnologías comerciales. Sin embargo, la estabilidad del material frente a la operación prolongada es aún un desafío.

“El objetivo de este proyecto, entonces, es mejorar la estabilidad del óxido de grafeno y sus propiedades selectivas, mediante la funcionalización de su estructura. En particular se busca estabilizar la distancia inter-capa de las placas bidimensionales de GOx, que es responsable de la selectividad molecular del material. Para este efecto, se contempla la exploración de un nuevo agente funcionalizador o crosslinker que será contrastado con algunos previamente reportados”, explica el investigador.

El rendimiento de las membranas con capas funcionalizadas de GOx, se evaluará mediante la exposición a pruebas de permeado, usando soluciones sintéticas de cobre y arsénico a diferentes condiciones de concentración, tiempo de operación y presiones transmembranas cercanas a 1 bar.

Finalmente, se espera obtener como resultado de este proyecto el sentar bases para una tecnología que reporte un bajo costo de operación, y que permita dar viabilidad a la depuración de aguas continentales contaminadas, principalmente en localidades rurales o asiladas.

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