Microplásticos vs. Grafeno
Un investigador de la Universidad UNAB lidera el proyecto con el que se busca enfrentar la contaminación generada por estas diminutas partículas que hoy invaden el planeta.
Por Pastor Virviescas Gómez
Enviado especial de Ciencia Abierta UNAB. Reportero con 40 años de experiencia y tres Simón Bolívar.
En la punta de un lápiz podría estar la respuesta para enfrentar con efectividad la contaminación por microplásticos. Al menos eso es lo que piensa el físico Brayan Alberto Arenas Blanco, un profesor de la Universidad UNAB que de lunes a viernes pasa largas horas en su oficina del cuarto piso del Edificio de Ingeniería, pegado a un computador, haciendo simulaciones o hablando con colegas de la Universidad Industrial de Santander (UIS) y de la Northeastern University (Boston, Estados Unidos) sobre la aplicación del grafeno en la descontaminación.
Los también llamados nanoplásticos son microscópicos, hallándose en verduras, frutas y hasta en el agua potable. Ya los han detectado en sangre, pulmones, leche materna, cerebro y en los testículos. Además, se fragmentan tanto que se vuelven aerotransportables. Constituyen una de las amenazas de la vida contemporánea, sin que todavía se hayan dimensionado efectos como alteraciones en el sistemas inmunológico o inflamación de los tejidos.
“En mayor o menor proporción, todos los organismos compuestos de carbono, incluidos los peces y demás animales, estamos envenenados con microplásticos dependiendo qué tanto contacto hayamos tenido con esa fuente. Basados en eso, nos encontramos investigando materiales que permitan mitigar todos los aspectos adversos”, señala Arenas Blanco.
Este investigador bumangués de 32 años está ideando una forma para atrapar esos microplásticos. Por ello ha pensado en una red diminuta construida con grafeno, un material sumamente delgado. Una lámina de un átomo de espesor es 200 veces más resistente que el acero. También es flexible, transparente y con alta conductividad eléctrica, compuesto por una única capa de átomos de carbono en una estructura hexagonal idéntica a los panales de las abejas.
Lo que está haciendo Arenas Blanco y su equipo es aprovechar esas propiedades para absorber los microplásticos en medio acuoso, por cuanto no flotan sino que bajan hasta llegar al fondo.
El físico bumangués Brayan Alberto Arenas Blanco, docente de la Facultad de Ingeniería de la Universidad UNAB, lleva un año investigando las propiedades del óxido de grafeno para absorber los microplásticos. En 2026 pasará de las simulaciones en computador a los laboratorios, a la espera de corroborar su efectividad. / Foto Pastor Virviescas Gómez
Si del grafito que está en el lápiz se extrae una de ellas ‘mallas’ atómicas diminutas, se obtiene el grafeno, insumo con el que están experimentando su capacidad para atrapar otros elementos. A esos átomos de carbono le pegan entonces otros, por ejemplo de oxígeno, que hacen que el material reaccione y prácticamente puedan pegarle lo que quieran, modificando sus propiedades. Así que, dependiendo de ese nuevo agregado, harán que el material se deje mojar o, al contrario, rechace el agua.
En la industria petrolera ese óxido de grafeno se emplea para tratar la salinidad del agua, con membranas que la purifican hasta cierto nivel. El grafeno también se usa en la remoción de colorantes vertidos por empresas textileras en cuerpos de agua. Estos precedentes les dan aliento.
Para no gastar tanto tiempo y dinero en un laboratorio, en esta primera etapa están explorando con herramientas computacionales el potencial del óxido de grafeno y una variedad de moléculas que convierten en hidrofóbico el material, de tal modo que puedan remover fácilmente los diferentes tipos de poliuretano, polietileno, poliestireno y el PET que está en las botellas plásticas.
En esta fase se han dado cuenta que van por la vía correcta. Un obstáculo superado es que para efectuar los cálculos no resulta suficiente con los computadores locales. Esos HPC que ocupan salones completos y cuestan millones de dólares son aportados por Northeastern University, gracias al contacto con su paisano y colaborador Andrés Camilo López. La diferencia salta a la vista, advierte Arenas Blanco: una simulación de este tipo aquí podría tardar meses y hasta quemar el aparato; allá es cuestión de dos o tres días. En la UIS sus pares son los químicos Enrique Mejía y Luis Carlos Vesga, más el físico Rafael Cavanzo.
La producción de plástico en el mundo alcanza 400 millones de toneladas al año (cifra que se duplicará en 2040) y menos del 10 % se recicla. A su vez, los microplásticos son esas partículas de diámetro inferior a 5 milímetros que invaden los alimentos, el agua y el aire. Las personas ingieren más de 50.000 de estas partículas cada año, sin contar las inhaladas. / Foto Pastor Virviescas Gómez
La segunda etapa, que se llevará a cabo durante el año 2026, es pasar del computador a sintetizarlo en el laboratorio y efectuar las pruebas pertinentes, comprobando el nivel de efectividad para extraer estos microplásticos contaminantes asemejando el funcionamiento de un filtro. Luego vendrán las pruebas piloto en lugares donde haya trazas de contaminación. En ese momento tomarán pruebas, las evaluarán y ahí sí procederían a buscar inversionistas o interesados en producirlo en masa y comercializarlo.
“No solamente buscamos generar conocimiento, que de por sí es algo importante, sino materializar una aplicación para resolver un problema tan grave como este”, asegura el docente de dinámica molecular (mecánica, electromagnetismo y termodinámica) de la Facultad de Ingeniería, quien se fundamenta en la Física y en la Química, más la tesis laureada y calificada con 5,0 del doctorado que concluyó en procesos de materiales en la industria del petróleo en 2023.
Este proyecto forma parte de una convocatoria interna de la Dirección de Investigación, Creación e Innovación de la Universidad UNAB, que llevó en abril pasado a Brayan Alberto a Querétaro (México), donde en un congreso internacional de ingeniería de materiales mostró los resultados preliminares del proyecto de grafeno. También le espera publicar un artículo científico y el año que le demandarán las tareas de laboratorio.
“Estamos cerca de que el problema de los microplásticos estalle en el mundo como un asunto de salud pública y en ese momento tendremos listo nuestro producto para venderlo”, concluye con optimismo y con ganas de impulsar en sus estudiantes el interés por las simulaciones.
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