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Purificar el agua con Opuntia Ficus

Norma Alcantar, una investigadora mexicana radicada en Estados Unidos, descubrió una sencilla y económica forma de purificar el agua mucho más sencilla basada en una antigua costumbre de las comunidades mexicanas del siglo XIX, utilizando trozos de cactus para eliminar los contaminantes del agua.

Su abuela en el campo utilizaba el nopal para limpiar el agua después de una tormenta por lo que los científicos utilizaron el agua que queda luego de cocer al nopal (Opuntia Ficus) en aguas contaminadas.

Alcantar y su equipo de la Universidad de Florida del Sur (Tampa – USA) descubrieron que el líquido viscoso contenido en las hojas llamado “mucílago” es el encargado del proceso de purificación.

Los investigadores mezclaron el mucílago con aguas contaminadas con sedimentos y bacterias y notaron que, al poco tiempo, las sustancias disueltas en el agua comenzaban a aglomerarse.

El nopal no deja mal sabor en el agua, como sucede cuando se utiliza el hierro, con el mismo propósito.

En el caso de los sedimentos y las bacterias, éstas se aglutinaron formando núcleos más densos, que por su propio peso, se depositaron en el fondo del recipiente. Cuando probaron esta misma metodología en aguas contaminadas con arsénico, la interacción entre este metal y el mucílago empujó los residuos hacia la superficie.

El proceso de purificación concluyó colando el agua en el primer caso, y quitando la capa superficial en el segundo.

La ventaja de usar nopal para limpiar el agua de arsénico, una sustancia dañina para la salud y muy común en varias regiones donde se extrae o se extrajo oro es que “no deja mal sabor en el agua, como sucede cuando se utiliza el hierro con el mismo propósito” explica la investigadora.

Por otra parte, el nopal es una planta abundante en muchos países, que crece rápido y se adapta fácilmente a una serie de condiciones ambientales.

Actualmente, Alcantar trabaja junto a educadores, geólogos y antropólogos para implementar esta tecnología en comunidades expuestas a las aguas contaminadas en zonas de bajos recursos.

“Se puede implementar de distintas maneras, pero en la casa, la gente puede cocinar el cactus y usar el agua residual con el mucílago para desinfectar el agua para beber”, explica la investigadora.

Aún quedan preguntas sin responder, como cuánto mucílago se necesita por litro de agua, qué clase de bacteria puede eliminar y, sobre todo, cómo reconocer cuando el agua está libre de bacterias.

La siguiente fase del proyecto tendrá lugar en Haití, donde el equipo pondrá a prueba las cualidades del nopal para limpiar las aguas contaminadas por los desechos de la construcción acumulados en los cursos de agua, tras el terremoto ocurrido en enero.

Por otra parte, ahora que lograron entender cómo funciona, los científicos de la Universidad de Florida del Sur investigarán si hay otras plantas con propiedades similares que puedan cumplir la misma función.

Púas de cactus inspiran como limpiar el agua

Las púas de cactus son capaces de extraer agua del aire

Investigadores chinos observaron que las espinas cónicas de los cactus extraen agua del aire y la empujan hacia la base de la planta y en base a este estudio diseñaron una “piel de cactus” capaz de separar el petróleo del agua.

En la investigación llevada a cabo el año pasado se descubrió que las púas del cactus de la especie Opuntia Microdasys recogen agua del aire. Esas gotas de agua se fusionan en la punta de las espinas, y luego se mueven hacia la base por la interacción entre la forma de la púa y la tensión de la superficie del agua.

Opuntia Microdasys v. Alba
Opuntia Microdasys v. Alba

Con esta inspiración los científicos de Pekín diseñaron una “piel de cactus” sintética recubierta por milimétricas agujas cónicas de cobre para separar pequeñas gotas de aceite de agua sucia, algo que representaba un desafío para muchos métodos existentes. Des esta manera comprobaron que pequeñas púas de cobre pueden limpiar el petróleo del agua imitando la forma en que los cactus extraen agua del aire del desierto solo que en este caso las espinas artificiales son capaces de capturar gotas microscópicas de petróleo submarinas y transportarlas a la base de la lámina de espinas.

“Fabricamos conjuntos de púas. Cada aguja cónica es un pequeño dispositivo de recolección. Los grupos de púas pueden recoger gotas microscópicas de petróleo del agua de forma continua y efectiva”, asegura Lei Jiang, quien lidera el proyecto de investigación.

Las pruebas con grupos hexagonales de agujas sintéticas –que miden medio milímetro– mostraron que pueden separar alrededor del 99% del aceite mezclado con agua. Los científicos fabricaron las púas con cobre y silicona y observaron que tanto la afinidad de la superficie del material con el petróleo como la forma cónica son cruciales para el funcionamiento del dispositivo, pero también que las púas ásperas son más eficientes.

Joanna Aizember, de la Universidad de Harvard fue consultada por la BBC acerca de este descubrimiento y mencionó: “Este excelente trabajo es un ejemplo perfecto de cómo describir primero un sistema biológico interesante y luego dar un paso más allá para resolver un problema de ingeniería. Muestra que no sólo cómo podemos aprender de la naturaleza sino también cómo aplicar ese conocimiento en un diseño bioinspirado”

Este podría ser el inicio para resolver problemas medioambientales como la limpieza de vertidos de petróleo.

La creación de materiales tecnológicos que imitan la naturaleza como este se denomina biomímesis.

Ejemplos previos de inventos biomiméticos incluyen los cierres de Velcro (que imitan la superficie espinosa de algunas plantas capaz de adherirse a la piel animal), el tejido antifricción de los trajes de baño utilizados en los Juegos Olímpicos de Pekín y la fotosíntesis artificial que emplean los nuevos paneles solares.