Una serie de tormentas en Texas en los últimos años, desde el huracán Harvey en 2017 hasta la congelación profunda en 2021, ha puesto en peligro a gran parte de la población y ha dejado a millones sin electricidad ni agua durante largos períodos. Estas calamidades también sirvieron como motivación para que una investigadora de la Universidad de Texas en Austin reenfocara su trabajo en innovaciones que puedan ayudar a las comunidades a responder a eventos climáticos severos. Su último proyecto es un dispositivo del tamaño de una taza que puede limpiar rápidamente el agua usando una pequeña descarga de electricidad para pescar células bacterianas. En experimentos de laboratorio, el dispositivo pudo eliminar el 99,997 % de la bacteria E. coli de muestras de 2 a 3 onzas tomadas de Waller Creek en Austin en aproximadamente 20 minutos, con la capacidad de hacer más.
“Podemos limpiar el agua usando muy poca energía porque dirigimos las células bacterianas con campos eléctricos, y la mayoría de las células bacterianas son nadadoras naturales que se impulsan a sí mismas hacia los electrodos y son capturadas vivas”, dijo D. Emma Fan, profesora asociada de la Walker del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Escuela de Ingeniería Cockrell, quien dirigió la investigación publicada recientemente en ACS Nano.
La clave del dispositivo es un electrodo “ramificado” que el equipo de investigación creó previamente. La estructura del electrodo patentado se basa en un sistema de raíces en un árbol con ramas que viajan en varias direcciones.
Cuando está electrificado, el dispositivo crea un campo al que atraen las células de E. coli. Ellos voluntariamente “nadan” en las ramas de los electrodos.
El electrodo está hecho de espuma de grafito, compatible y duradero en campos eléctricos, y puede funcionar de forma continua durante muchas horas. Además de su eficiencia, el dispositivo es económico: cuesta menos de $2 para crear el electrodo revestido de espuma.
También es fácil de usar. Primero, sumerja la copa llena de electrodos en agua. Luego, dele una sacudida eléctrica, espere y deje que los electrodos pesquen bacterias. Luego, espera y retira el agua, que ya es potable.
Los investigadores ahora están buscando formas de comercializarlo y luego quieren optimizar el diseño de la taza. El que se usa para limpiar el agua de Waller Creek es un prototipo impreso en 3D. El equipo quiere simplificar aún más el proceso de inserción y extracción de los electrodos.
De los diversos métodos actuales para la filtración de agua simple y comercial, cada uno tiene un defecto importante. Las pastillas desinfectantes pueden liberar oxidantes que pueden ser dañinos si se ingieren. Los sistemas de ósmosis inversa requieren alta presión de agua, y el vapor solar necesita luz solar constante, lo cual no es confiable en medio de desastres naturales.
Además, el uso de energía eléctrica permite la integración con baterías para energías almacenadas y puede usarse fácilmente en el hogar, en la oficina o en un automóvil. El costo de la energía también es mucho menor que el de varias tecnologías emergentes, por ejemplo, una milésima parte del costo de la vaporización solar.
El electrodo utilizado en el dispositivo se creó originalmente para supercondensadores. Estimaciones de que la población de Texas se duplicará para 2050 y la necesidad de investigación para abordar la resiliencia después de que Harvey motivó a Fan a centrar su trabajo en los desastres naturales.
En el caso de un corte de energía o un aviso de hervir el agua, una persona que poseía un dispositivo con esta tecnología podría conducir hasta un arroyo o arroyo, conectarlo a la batería del automóvil a través de un simple convertidor de CC-CA y purificar el agua para llevar a casa como suministro para beber. También se puede alimentar mediante paneles solares con el mismo principio.
“Cuando nuestra infraestructura de agua no funciona, no hay agua, gas ni electricidad, necesitamos dispositivos de punto de uso para limpiar el agua que podemos sacar de estanques, arroyos o ríos”, dijo Fan. “Creemos que nuestro dispositivo algún día podrá satisfacer esa necesidad”.
Fuente: Phys.org.
