sábado, 10 de agosto de 2013

Las púas de cactus inspiran un método para limpiar agua

Pequeñas púas de cobre pueden limpiar el petróleo del agua imitando la forma en que los cactus extraen agua del aire del desierto.

El hallazgo puede permitir desarrollar nuevos métodos para resolver problemas
como la limpieza de vertidos de petróleo.
Investigadores chinos observaron que las espinas cónicas de los cactus extraen agua del aire y la empujan hacia la base de la planta.

Investigadores chinos observaron que las espinas cónicas de los cactus extraen agua del aire y la empujan hacia la base de la planta.

Con esta inspiración diseñaron agujas cónicas de cobre para separar pequeñas gotas de aceite de agua sucia, algo que representa un desafío para muchos métodos existentes.

Los científicos de Pekín publicaron los resultados de su proyecto en la revista Nature Communications

El hallazgo puede permitir desarrollar nuevos métodos para resolver problemas medioambientales como la limpieza de vertidos de petróleo.

Las espinas artificiales son capaces de capturar gotas microscópicas de petróleo submarinas y transportarlas a la base de la lámina de espinas.

Los investigadores habían reportado el año pasado 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.

En el nuevo estudio, los científicos vieron que las espinas artificiales pueden separar y recoger gotas de petróleo del agua de la misma forma, y crearon una "piel de cactus" sintética con púas que hace exactamente eso.

El agua y el aceite (o el petróleo) no se mezclan, pero si las gotas más pequeñas se integran con agua, se vuelve prácticamente imposible separarlas de nuevo. Un ejemplo es la leche homogeneizada, en la que los pequeños glóbulos de grasa ya no se pueden separar.

"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.

Un lecho de púas diminutas


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.

"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", opina Joanna Aizenber, de la Universidad de Harvard, en conversación con la BBC.


"Muestra que no sólo cómo podemos aprender de la naturaleza sino también cómo aplicar ese conocimiento en un diseño bioinspirado".

"Es un experimento precioso y parece muy efectivo al mostrar una separación casi completa del petróleo y el agua. Lo siguiente será probarlo en experimentos de campo".

Las agujas artificiales de medio milímetro pueden extraer aceite del agua.

El fenómeno se basa en el hecho de que el radio de la superficie de un cono es más chico cerca de la punta, y se agranda hacia la base.

Esto causa una diferencia de presión para la gota que fuerza al líquido a moverse hacia la parte más ancha del cono. A medida que una gota se mueve captura otras en su camino, y se unen en la base del cono.


Se probaron diferentes tipos de mezclas, incluyendo aceite vegetal, gasolina y solventes orgánicos mezclados con agua, y todos fueron separados con éxito en el mismo proceso.

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

Las púas pueden separar mezclas (izquierda) en aceite casi puro (centro) y agua (derecha).

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.


FUENTE: NATURE COMMUNICATIONS & BBC

No hay comentarios:

Publicar un comentario en la entrada

Por favor, déjame tus comentarios...

Debido al alto número de mensajes de SPAM, es necesario que te identifiques para poder comentar.

No están permitidos los comentarios ofensivos, denigrantes, obscenos, con contenido político, racista o similar. Los que incumplan estas simples normas serán eliminados.

Gracias...

LinkWithin

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...