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El desarrollo de electrodos nanoestructurados de esponja de grafeno para el tratamiento del agua es la nueva tecnología patentada por el equipo de investigadores del Instituto Catalán de Investigación del Agua (ICRA), que no utiliza productos químicos y es entre 60 y 120 veces más económica que otros procesos electroquímicos. Estos elementos nanotecnológicos permiten, por primera vez, un tratamiento electroquímico de los contaminantes persistentes del agua sin producir compuestos tóxicos provenientes de la oxidación del cloruro, lo que es la principal limitación de los materiales de electrodos existentes.
La investigación forma parte del proyecto europeo Electron4water que lidera Jelena Radjenović, profesora de investigación ICREA en el ICRA, galardonada con el Premio Nacional de Investigación en el Talento Joven 2021, otorgado por el Gobierno de la Generalitat de Catalunya y la Fundación Catalana para la Investigación y la Innovación (FCRI).
Una de las principales preocupaciones a nivel mundial es la seguridad en el suministro de agua debido al cambio climático y la presencia de sustancias altamente tóxicas y persistentes como los compuestos perfluoroalquiladas (PFAS) en medios acuáticos. “En la búsqueda de las nuevas tecnologías para eliminar a los PFAS y otros contaminantes emergentes, los procesos electroquímicos ofrecen muchas ventajas respecto a otros procesos de oxidación avanzada. Utiliza sólo la corriente sin añadir reactivos químicos y al mismo tiempo tiene la capacidad de tratar agua de cualquier origen, desde el agua del grifo hasta efluentes industriales, o el hecho de romper los enlaces carbono-flúor, C-F, uno de los enlaces químicos más fuertes, superando uno de los mayores obstáculos presentados en procesos avanzados de oxidación” – explica Jelena Radjenović. Sin embargo, la aplicación masiva de estos procesos ha sido limitada, en parte, por el elevado coste de los electrodos, que va de los 3.000€ a los 6.000 € por m2 y por la generación de los subproductos clorados de alta toxicidad debido a la oxidación de cloruro durante el tratamiento, ion que se encuentra en todas las aguas.
Estas limitaciones desaparecen con los avances logrados por el equipo del ICRA. Las esponjas de grafeno desarrolladas ofrecen notables ventajas respecto a los materiales actualmente utilizados en electrodos comerciales. El coste de la producción de este material es mucho más bajo: menos de 50 € por m2, lo que lo hace altamente atractivo para su aplicación a gran escala. Además, el proceso de síntesis es fácilmente escalable y permite la funcionalización de la esponja para atraer y degradar a ciertos grupos de los contaminantes orgánicos, aumentando así la eficiencia del proceso en las matrices complejas.
Para Jelena Radjenović, “los nuevos sistemas electroquímicos son la gran revolución de la gestión y tratamiento de aguas, a las que también se llama water 4.0. Es un gran avance hacia la implementación de los tratamientos de agua descentralizados en lugar del actual sistema que impera desde hace 100 años. En un futuro, por ejemplo, tendremos tratamientos y reutilización de agua directamente en edificios o polígonos de empresas, en lugar de disponer sólo del sistema de agua residual y potable de las EDAR o ETAP. Y podrá adecuarse al crecimiento de la población o abastecer áreas más remotas”.
En este sentido, Jelena insistía en recordar las ventajas del sistema electroquímico: “Funcionan solo con la corriente y pueden acoplarse incluso a paneles solares fácilmente. No requieren la añadidura de reactivos químicos y no existen gastos de producción, almacenamiento, transporte y manipulación, son pequeños de tamaño (tienen un diseño modular) y se pueden automatizar fácilmente”.
