El agua limpia y desinfectada es esencial para una buena vida, 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 enormemente más eficiente que nuestros enfoques de desinfección actuales. El método se basa únicamente en hidrógeno atmosférico, oxígeno 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 sin acceso a dichos recursos o métodos de desinfección confiables. En general, podría ayudar a mejorar la vida de miles de millones de personas que luchan contra la falta de agua o la inseguridad del agua.
Limpieza bajo demanda
“Las actividades [antivirales y antibacterianas] significativamente mejoradas que se logran al hacer reaccionar hidrógeno y oxígeno con nuestro catalizador, en lugar de usar peróxido de hidrógeno comercial o cloración, muestran el potencial para revolucionar las tecnologías de desinfección del agua en todo el mundo”, dice el profesor Graham Hutchings , Profesor Regius de Química en el Cardiff Catalysis Institute, coautor del artículo.
El catalizador de oro-paladio permite que los átomos de hidrógeno y oxígeno en el aire se fusionen en peróxido de hidrógeno. Se trata de una sustancia química común producida en grandes cantidades en todo el mundo que también se utiliza mucho como desinfectante. Más de cuatro millones de toneladas del compuesto se producen a nivel mundial cada año.
Normalmente, el peróxido de hidrógeno se produce en un sitio y se utiliza (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 desinfectante (ya que ahora está, esencialmente, diluido).
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 allí, al igual que lo hace el peróxido de hidrógeno. Sin embargo, el cloro puede reaccionar con las sustancias químicas naturales del agua creando compuestos que pueden ser tóxicos para los seres humanos.
Sin embargo, el nuevo enfoque soluciona estos problemas al producir el agente desinfectante, el peróxido de hidrógeno, en el punto donde se usa. El equipo primero probó la eficiencia del peróxido de hidrógeno y el cloro disponibles comercialmente en la desinfección del agua y luego la comparó con la eficiencia de su método catalítico. Todos ellos se compararon en función de su capacidad para destruir Escherichia coli, una especie de bacteria común, en condiciones idénticas. Después de este paso cuantitativo, siguió un paso cualitativo, donde el equipo investigó exactamente cómo cada método mató a los gérmenes.
En primer lugar, su método demostró ser el más eficaz, siendo 10.000.000 de veces más potente para matar las bacterias por unidad de volumen que el peróxido de hidrógeno, y más de 100.000.000 de veces más eficaz que el cloro por unidad de volumen. También mató a las bacterias más rápido que cualquiera de los otros dos métodos.
Su secreto parece ser que la reacción que crea el peróxido de hidrógeno también produce especies reactivas de oxígeno (ROS), compuestos altamente reactivos que se unen a otras sustancias químicas, degradándolas en el proceso. Las bacterias también están hechas de sustancias químicas, por lo que también se están degradando. Este proceso es el mismo que nos hace “envejecer” con la edad.
Curiosamente, el equipo descubrió que estos ROS son los que matan a 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 acceso al agua, y alrededor de 2.700 millones experimentan escasez de agua durante al menos un mes cada año. El saneamiento inadecuado, que también se debe a la falta de agua potable, afecta a otras 2.400 millones de personas en todo el mundo y puede provocar una serie de enfermedades transmitidas por el agua.
Este método de desinfección en el lugar podría ayudar a todas esas personas a tener finalmente un acceso confiable a agua limpia para beber, lavar y cualquier otra necesidad que puedan tener. Es de esperar que el trabajo del equipo se ponga en práctica rápidamente.
“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”. Fundamentalmente, este proceso presenta la oportunidad de desinfectar rápidamente el agua en escalas de tiempo en las que los métodos convencionales son ineficaces, al mismo tiempo que previene la formación de compuestos peligrosos y biopelículas, que pueden ayudar a que las bacterias y los virus prosperen”.
El artículo Un enfoque sin residuos para la desinfección del agua mediante la generación catalítica in situ de especies reactivas de oxígeno se ha publicado en la revista Nature Catalysis.
Fuente: ZME Science.
