Las hormonas esteroides se encuentran entre los microcontaminantes acuáticos más extendidos. Son perjudiciales para la salud humana y provocan desequilibrios ecológicos en el medio acuático. En el Instituto Tecnológico de Karlsruhe (KIT), los investigadores han investigado cómo se degradan las hormonas esteroides en un reactor de membrana electroquímico con membranas de nanotubos de carbono. Descubrieron que la adsorción de hormonas esteroides en nanotubos de carbono no limitaba la degradación posterior de las hormonas. Se ha publicado un informe sobre su trabajo. Comunicaciones de la naturaleza.
Proporcionar agua potable a personas de todo el mundo es uno de los principales desafíos de hoy y de mañana. Varios microcontaminantes (sustancias orgánicas e inorgánicas) están presentes en las aguas residuales en bajas concentraciones, pero aún así pueden ser perjudiciales para los seres humanos y el medio ambiente. Las sustancias que alteran el sistema endocrino, como las hormonas esteroides, que pueden afectar al sistema hormonal, plantean riesgos considerables. Estas sustancias se encuentran en productos farmacéuticos, anticonceptivos y otros productos. Aunque son difíciles de detectar en el agua, pueden dañar gravemente la salud humana y alterar el equilibrio ecológico de los entornos acuáticos.
La oxidación facilita la degradación de los microcontaminantes.
Las hormonas esteroides no pueden detectarse ni eliminarse mediante los métodos convencionales de tratamiento del agua. La oxidación electroquímica (EO) está ganando reconocimiento como un enfoque prometedor para su eliminación. Los sistemas EO constan de un ánodo y un cátodo conectados a una fuente de alimentación externa. La energía eléctrica en los electrodos varía (modulada), provocando oxidación y degradación de los contaminantes en la superficie del ánodo. El EO se puede utilizar de forma más eficaz con reactores de membrana electroquímica (EMR), en los que una membrana conductora sirve como electrodo de flujo, mejorando la transferencia de masa y la pasividad de las moléculas que reaccionan. Hace que los sitios sean más accesibles.
Propiedades físicas y químicas únicas de los nanotubos de carbono.
Investigadores del Instituto de Tecnología Avanzada de Membranas (IAMT) de KIT, en colaboración con científicos de la Universidad de California, Los Ángeles y la Universidad Hebrea de Jerusalén, han anunciado un gran avance en la comprensión de los misteriosos mecanismos que funcionan en la EMR. Para un artículo en el número especial de Nature Communications “Water Treatment and Harvesting”, investigaron la degradación de microcontaminantes de hormonas esteroides en EMR con membranas de nanotubos de carbono. Con diámetros en el rango nanométrico, los nanotubos de carbono (CNT) tienen propiedades físicas y químicas únicas. “Su alta conductividad eléctrica permite una transferencia eficiente de electrones”, afirma Andrea Ares Schäfer, profesora de ingeniería de procesos de agua y directora del IAMT en KIT. “Gracias a su nanoestructura, los CNT tienen una superficie muy grande, lo que les confiere una gran capacidad para adsorber diversos compuestos orgánicos, lo que facilita las reacciones electroquímicas posteriores”.
En su investigación, los científicos utilizaron métodos analíticos sofisticados para investigar las complejas interacciones de adsorción y desorción, reacciones electroquímicas y formación de subproductos en EMR. “Descubrimos que la preadsorción de hormonas esteroides, es decir, su enriquecimiento en la superficie del CNT, no limita la degradación posterior de las hormonas”, dijo el Dr. Seki Liu, postdoctorado de IAMT. “Atribuimos esto a una rápida absorción y una transferencia de masa eficiente”. El enfoque analítico del estudio facilita la identificación de factores que limitan la degradación hormonal en diferentes condiciones. “Nuestro análisis explica algunos mecanismos fundamentales en los reactores de membrana electroquímicos y proporciona información valiosa para mejorar las estrategias electroquímicas para la eliminación de microcontaminantes del agua”, concluyó Schäfer.
