8 de noviembre de 2020 00:00

El grafeno se estudia en Ecuador

Leonardo Basile se inspiró en observaciones realizadas en EE.UU. hace cuatro años. Foto: Diego Pallero / EL COMERCIO

Leonardo Basile se inspiró en observaciones realizadas en EE.UU. hace cuatro años. Foto: Diego Pallero / EL COMERCIO

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Andrea Rodríguez
Redactora (I)

Pocos conocen las características del grafeno, un material que posee múltiples propiedades físicas, capaz de separar el líquido vital de los hidrocarburos y de volver potable al agua del mar.

Precisamente, un equipo de científicos ecuatorianos liderados por el físico Leonardo Basile desarrolló, en un laboratorio de la Escuela Politécnica Nacional (EPN), un dispositivo basado en grafeno para purificar el agua.
Este proyecto nació de la experiencia de Basile luego de un periplo profesional realizado por laboratorios de materiales de Estados Unidos hace cuatro años. Allí vio las propiedades del grafeno: es hidrofóbico, además de buen conductor de la electricidad.

Una vez en el Ecuador, el científico siguió estudiándolo junto con los físicos Christian Santacruz y Henry Osorio, además de estudiantes como Christian Zumba, quien abordó esta temática en su tesis. Ellos conformaron el Laboratorio de Materia Condensada del claustro universitario.

En los últimos dos años lograron equipar este centro con fondos concursables. Llegaron a obtener USD 200 000.

Las herramientas implementadas con el financiamiento fueron hornos, fuentes de voltaje, sistemas de filtración, máquinas de ultrasonido, instrumentos para agitación mecánica. También obtuvieron equipos para visibilizar rayos ultravioleta -usados para medir el nivel de absorción y las características de las sustancias que se fabrican-. Además, sumaron aparatos para caracterización eléctrica de materiales y fabricar electrodos.

Los expertos revisaron literatura científica disponible y vieron factible obtener grafeno en el laboratorio ecuatoriano y hacer desarrollos prácticos con este material.

El grafeno se obtiene del grafito, pero este es escaso y eso lo vuelve caro. Su precio es de alrededor de USD 1 000 la tonelada. Por ello, en el laboratorio politécnico se intenta obtener grafeno a partir de otros materiales menos costosos.

Esta materia prima es un mineral de color negro que se suele usar para fabricar las minas de los lápices. Los principales productores mundiales de grafito son China, Corea del Norte e India. En Ecuador existen pequeños yacimientos no explotados a lo largo de la cordillera oriental.

El grafeno se obtiene mediante la separación en delgadísimas capas el grafito.

Basile lo compara con una ‘mil hojas’ microscópica. Se logra exfoliando el grafito lámina por lámina.

Algunos procedimientos son mecánicos: se somete el grafito a una agitación fuerte o a ultrasonido, lo que provoca variaciones de presión que disgrega las láminas.

Otro método usado es electroquímico: se introducen electrodos en el grafito y los iones hacen que las láminas se separen. Estas técnicas, que se utilizan en Ecuador, son más simples y verdes que en otros países, ya que no se utilizan precursores químicos.

Luego, con un microscopio atómico -que permite ver materiales muy delgados-, se determina si las láminas de grafeno son uniformes.

Después, estas superficies sin imperfecciones son introducidas en un horno para volver líquido al grafeno y, básicamente, se lo convierte en tinta. Esta tiene una propiedad única: al contacto con el aire se vuelve hidrofóbica, es decir que repele el agua.

Con esta tinta se impregnan esponjas comunes de poliuretano, de las que se usan para lavar platos. Estas dejarán pasar el aceite, la gasolina, el diésel, el petróleo crudo, pero no el agua. Se crea así un filtro.

A continuación, se adhiere una pequeña bomba a la esponja para absorber el aceite o cualquier otro solvente y se lo dirige a un recipiente.

Además, gracias a que la tinta de grafeno es un buen conductor de la electricidad, con ella se fabrican electrodos con carga positiva y negativa. Con estos elementos se logra separar iones. Se puede así desalinizar el agua del mar que contiene iones de sodio y cloro. Aplicando un diferenciador de potencial eléctrico, se logra aislar y separar estos iones del agua, permitiendo de esta manera desalinizarla.

Hay otros métodos que han sido utilizados para descontaminar el agua afectada por hidrocarburos y otros solventes. Uno de ellos es emplear plantas acuáticas o algas. Es una técnica ecológica porque no utiliza productos químicos contaminantes.

También se puede descontaminar el agua con bacterias. Estas son capaces de eliminar nitratos y fosfatos, así como productos químicos difícilmente biodegradables, como los pesticidas e hidrocarburos.

Otra técnica innovadora es la descontaminación del agua a través del sol. Esto se logra mediante la aplicación de procesos de fotocatálisis.

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