Concepto artístico de la materia. El material real está lleno de agujeros y se parece un poco al queso suizo. Los agujeros le permiten atraer moléculas de benceno, un contaminante tóxico.
El nuevo material puede capturar pequeñas cantidades de benceno, un contaminante nocivo, del aire y usar menos energía que los materiales anteriores.
Científicos de la Universidad de Limerick en Irlanda han creado un nuevo material capaz de eliminar sustancias nocivas del aire.
Según los investigadores, la sustancia utiliza mucha menos energía que los materiales actuales y puede capturar rastros del contaminante dañino benceno en el aire.
Los investigadores creen que este material poroso similar a una esponja podría revolucionar la búsqueda de aire limpio y hacer una contribución sustancial a la lucha contra el cambio climático.
El profesor Michael Zaworotko, Presidente Bernal de la Crystal Engineering and Science Foundation de Irlanda, profesor de investigación en el Instituto Bernal de la Universidad de Limerick, y sus colegas desarrollaron el nuevo material. Los hallazgos fueron publicados en la prestigiosa Materiales naturales periódico del 28 de abril de 2022.
Profesor Michael Zaworotko, Cátedra Bernal de Crystal Engineering and Science Foundation of Ireland Profesor de investigación en el Instituto Bernal, Universidad de Limerick. Crédito: True Media/Sean Curtin
Los compuestos orgánicos volátiles (COV), incluido el benceno, son una clase de contaminantes tóxicos que causan graves problemas ambientales y de salud. Desarrollar tecnologías para eliminar el benceno del aire en concentraciones mínimas y hacerlo con una pequeña huella energética son dos desafíos que no se han superado hasta ahora.
«Se ha desarrollado una familia de materiales porosos, como una esponja, para capturar el vapor de benceno del aire contaminado y producir un flujo de aire limpio durante un largo período de trabajo», explicó el profesor Zaworotko.
“Estos materiales podrían regenerarse fácilmente con un calentamiento suave, lo que los convierte en candidatos para la purificación del aire y la remediación ambiental.
«Nuestros materiales pueden funcionar mucho mejor en términos de sensibilidad y tiempo de trabajo que los materiales tradicionales».
El profesor Zaworotko y el Dr. Xiang-Jing Kong del Departamento de Ciencias Químicas de UL, junto con colegas de las principales universidades de China, desarrollaron el nuevo material poroso que tiene una afinidad tan fuerte por el benceno que captura el químico tóxico incluso cuando está presente en solo 1 parte en 100.000.
El material que se creó en el Instituto Bernal de la Universidad de Limerick se llama BUT-55. Crédito: UL/Bernal
Este material se parece al queso suizo porque está lleno de agujeros y son estos agujeros los que atraen las moléculas de benceno, según los investigadores.
En términos de energía, dado que el proceso de captura se basa en enlaces físicos en lugar de químicos, la huella energética de captura y liberación es mucho menor que las generaciones anteriores de materiales.
“Descomponer mezclas de gases es difícil de hacer. Esto es especialmente cierto para los componentes menores que incluyen aire, incluidos el dióxido de carbono y el agua. Las propiedades de nuestro nuevo material muestran que el benceno ya no tiene dificultades para romperse”, explicó el profesor Zaworotko.
El trabajo anterior del laboratorio del profesor Zaworotko ha dado como resultado materiales de última generación para la captura de carbono y la recolección de agua. El material de captación de agua tiene propiedades tan favorables para captar y liberar agua de la atmósfera que ya se utiliza en sistemas de deshumidificación.
El Dr. Xiang-Jing Kong explicó: “Basados en un diseño inteligente, nuestros materiales responden bien a los desafíos de importancia técnica y social, como eliminar los rastros de benceno del aire. Es difícil para los materiales convencionales y, por lo tanto, enfatiza el encanto de los materiales porosos.
En conjunto, estos resultados sugieren que una nueva generación de materiales porosos hechos a medida del tipo inventado en UL puede proporcionar un enfoque general para capturar sustancias químicas tóxicas del aire.
«Los isómeros aromáticos son difíciles de separar en sus mezclas con los métodos tradicionales, que siempre consumen mucha energía», explicó el Dr. Xiang-Jing Kong.
«Esta investigación ha abierto posibilidades para el diseño de materiales porosos para la separación eficiente de estos productos químicos con un bajo consumo de energía, así como para la eliminación de otros contaminantes del aire».
El estudio fue financiado por el Consejo Europeo de Investigación y la Fundación de Ciencias de Irlanda.
Referencia: «Eliminación de rastros de vapor de benceno usando marcos de metal de dipirazolato de pared doble» por Tao He, Xiang-Jing Kong, Zhen-Xing Bian, Yong-Zheng Zhang, Guang-Rui Si, Lin-Hua Xie, Xue-Qian Wu , Hongliang Huang, Ze Chang, Xian-He Bu, Michael J. Zaworotko, Zuo-Ren Nie y Jian-Rong Li, 28 de abril de 2022, Materiales naturales.
DOI: 10.1038/s41563-022-01237-x