El agua limpia y esterilizada es esencial para una vida digna, pero millones de personas en todo el mundo carecen de acceso a ella. Los investigadores de la Universidad de Cardiff planean cambiar esta situación con un enfoque de desinfección in situ que es significativamente más eficaz que los métodos de desinfección actuales. El método se basa únicamente en hidrógeno y oxígeno atmosféricos y un catalizador de oro-paladio.
El nuevo método tiene como objetivo proporcionar agua limpia y segura para el consumo y la higiene en áreas donde tales recursos confiables o métodos de desinfección no están disponibles. En general, puede ayudar a mejorar la vida de miles de millones de personas que sufren escasez de agua o inseguridad hídrica.
Limpieza personalizada
«Enormemente mejorado [anti-viral and anti-bacterial] Las actividades que se logran cuando el hidrógeno y el oxígeno reaccionan con nuestro catalizador, en lugar de usar peróxido de hidrógeno comercial o cloradores, muestran el potencial de revolucionar las tecnologías de purificación de agua en todo el mundo, dice el profesor Graham Hutchings, profesor de química en el Cardiff Institute for Catalysis, coautor del papel.
El catalizador de oro-paladio permite que los átomos de hidrógeno y oxígeno en el aire se combinen en peróxido de hidrógeno. Este es un químico común que se produce en masa en todo el mundo y que también ve su uso extensivo como desinfectante. Cada año se producen más de cuatro millones de toneladas del complejo en todo el mundo.
Por lo general, el peróxido de hidrógeno se produce en un sitio y se usa (para diversos fines, incluida la desinfección del agua) en otro. Esto significa que requiere almacenamiento y transporte antes de su uso, por lo que el peróxido de hidrógeno a menudo se mezcla con otros productos químicos que lo estabilizan y lo mantienen fresco hasta que se usa. Si bien estos cumplen su función prevista, también reducen su eficacia como desinfectantes (porque ahora, esencialmente, están diluidos).
Una alternativa a este enfoque es usar cloro como desinfectante: agregue suficiente cantidad al agua y matará a la mayoría de los patógenos que nadan hasta allí, tal como lo hace el peróxido de hidrógeno. Sin embargo, el cloro puede reaccionar con sustancias químicas naturales en el agua para formar compuestos que pueden ser tóxicos para los humanos.
Sin embargo, el nuevo enfoque resuelve estos problemas al producir el agente desinfectante, el peróxido de hidrógeno, en el lugar donde se usa. El equipo primero probó la eficiencia del peróxido de hidrógeno y el cloro disponibles comercialmente en agua esterilizante y luego la comparó con la eficiencia de su método catalítico. Todos fueron comparados en función de su capacidad para destruir. Escherichia coli, un tipo común de bacteria, en condiciones idénticas. Después de este paso cuantitativo, siguió un paso cualitativo, el equipo investigó exactamente cómo cada método mata los gérmenes.
Primero, su método ha demostrado ser el más efectivo, ya que es 10,000,000 veces más efectivo para matar bacterias por unidad de volumen que el peróxido de hidrógeno, y más de 100,000,000 de veces más efectivo que el cloro por unidad de volumen. También mata las bacterias más rápido que cualquiera de los otros dos métodos.
Su secreto parece ser que la reacción que produce el peróxido de hidrógeno también produce especies reactivas de oxígeno (ROS), que son compuestos altamente reactivos que se unen a otras sustancias químicas, degradándolas en el proceso. Las bacterias también están formadas por sustancias químicas, por lo que también se degradan. Este es el mismo proceso que nos hace La vejez crece con la edad.
Curiosamente, el equipo descubrió que eran estas especies reactivas de oxígeno las que mataban las bacterias y otros patógenos, no el peróxido de hidrógeno en sí.
El equipo señala que se estima que 785 millones de personas en todo el mundo carecen de agua, y alrededor de 2.700 millones experimentan escasez de agua durante al menos un mes cada año. El saneamiento inadecuado, que también funciona debido a la falta de agua potable, afecta a 2.400 millones de personas más en todo el mundo y puede provocar una variedad de enfermedades transmitidas por el agua.
El método de desinfección en el lugar puede ayudar a todas estas personas a obtener finalmente un acceso confiable a agua limpia para beber, lavarse y cualquier otra necesidad que puedan tener. Esperamos que el trabajo en equipo se ponga rápidamente en práctica.
«Ahora tenemos un proceso probado de un solo paso en el que, además del catalizador, las entradas de agua y electricidad contaminadas son los únicos requisitos para lograr la desinfección». Lo más importante es que este proceso ofrece la oportunidad de desinfectar rápidamente el agua durante períodos de tiempo en los que los métodos tradicionales son ineficaces, al tiempo que evita la formación de compuestos peligrosos y biopelículas, que pueden ayudar a que las bacterias y los virus prosperen ”.
Se publicó el documento «Un enfoque sin residuos para la desinfección del agua mediante la generación catalítica in situ de especies reactivas de oxígeno» publicado en la revista naturaleza estimulante.
