Andreu Figuerola, Fernando Maya i Gemma Turnes varen participar amb aquest article en el I Concurs de Divulgació Científica de la UIB 

Avui en dia, la impressió 3D és una tecnologia en auge que permet fabricar objectes mitjançant la superposició de capes successives d'un material determinat.

La millor qualitat d'aquesta eina és la gran varietat d'objectes que pot produir amb un simple clic, de manera ràpida, senzilla i sense esforç. Això fa que aquesta tecnologia s'hagi introduït en molts camps i cada dia ho faci en més. Un és la purificació d'aigües.

Cap país no s’allibera de la contaminació

És habitual trobar notícies sobre diferents incidents relacionats amb la contaminació de l'aigua. Milers d'ecosistemes han estat destruïts per la contaminació causada per l'home.

Sovint, els mitjans de comunicació es fan ressò únicament de les notícies de contaminació d'aigua quan es tracta de països del primer món. Un exemple recent és el gran desastre mediambiental que pateix la Mar Menor, a Espanya. Milers d'organismes hi varen ser devastats pels efectes de la pol·lució d'origen antropogènic. Però això realment només és la punta de l'iceberg. L'aigua és un bé indispensable i limitat, i, per això, és extremadament important tenir-ne cura i fer-ne el manteniment per reutilitzar-lo.

Impressió 3D aplicada a la depuració d'aigua 

Actualment, els mètodes de tractament d'aigua consten de moltes i diferents etapes que varien en funció de la seva procedència, ja sigui fluvial, industrial, residual…

Encara que es tracta d'un camp encara per explorar, la impressió 3D pot fer aportacions importants a la purificació d'aigua. El nostre grup de recerca hem utilitzat recentment aquesta tecnologia per fabricar dispositius recoberts amb materials adsorbents per depurar dissolucions aquoses amb diferents colorants d'ús industrial.

Els materials que s'obtenen per impressió 3D són poc adsorbents, per la qual cosa la seva aplicació per eliminar contaminants és limitada. Una alternativa és utilitzar-los com a suport per incorporar materials adsorbents.

Un factor que cal tenir en compte és que, com més gran sigui l'àrea del dispositiu 3D, més elevada serà la quantitat de material adsorbent que es pot incorporar. Per aquesta raó, el dispositiu dissenyat i fabricat pel nostre grup consisteix en un mòdul amb canals interconnectats. Això n’augmenta la superfície, i, per tant, la superfície a la qual es pot afegir el material adsorbent.

Materials que atrapen la contaminació

Un dels avantatges dels materials adsorbents és que podem modificar-ne la composició per eliminar un o diversos contaminants. No obstant això, són difícils d'utilitzar. Les dimensions petites i la forma irregular en compliquen l’extracció en fase aquosa, una vegada que se n’han atrapat els agents contaminants.

Tant els dispositius obtinguts mitjançant impressió 3D com els materials adsorbents tenen diferents avantatges i desavantatges. Per això, és interessant combinar-los per obtenir els màxims beneficis per tots dos.

Un mètode molt simple per incorporar aquestes substàncies a la superfície dels dispositius és fer-ho just després d’haver-los imprès, aprofitant que són tous i enganxosos. D'aquesta manera, per simple contacte, es pot dipositar a la seva superfície un carbó adsorbent sintetitzat. El resultat és un dispositiu 3D adsorbent.

Per provar-ne l’eficàcia en el laboratori, preparàrem una sèrie de dissolucions que contenien diferents colorants industrials (rosa, verd, blau) i en les quals vàrem introduir els dispositius fabricats.

Amb el temps, observàrem la descoloració de totes les dissolucions. En tots els casos, varen perdre totalment el color abans de 24 hores a causa de l'adsorció del colorant per part del dispositiu 3D.

Aquests dispositius 3D altament porosos tenen una vida útil prolongada. Repetírem la prova amb el mateix dispositiu diverses vegades i va conservar la seva gran efectivitat sense perdre eficiència.

En altres assajos, utilitzàrem una membrana sintètica com a mètode alternatiu per unir els dispositius 3D i el material adsorbent. En aquest cas, utilitzàrem el dispositiu resultant per degradar colorants industrials. Per aconseguir-ho, usàrem un material adsorbent que, en presència d'un precursor, és capaç de degradar les contaminants a molècules més simples i menys perilloses.

Com en el cas anterior, vàrem fer proves per degradar colorants industrials (verd, taronja, rosa, blava). Els resultats obtinguts varen ser excel·lents: la descoloració de les dissolucions va tardar menys de 30 minuts i vàrem poder repetir el procés moltes vegades, la qual cosa demostra que podem reutilitzar el dispositiu.

En conclusió, els nostres estudis han permès incorporar materials adsorbents sobre dispositius 3D mitjançant dos mètodes diferents, els quals els doten de qualitats que no tenien.

Els dispositius 3D que hem desenvolupat han demostrat ser efectius per eliminar contaminants. A més, els estudis d'estabilitat i de durabilitat a llarg termini suggereixen que es podrien aplicar a més escala per purificar aigua. 

Data de l'esdeveniment: 09/09/2020

Data de publicació: 09/09/2020