Investigadores del Instituto Tecnológico de Karlsruhe (KIT) y sus colaboradores han llevado a cabo experimentos con membranas de nanotubos de carbono alineados verticalmente (VaCNT) para estudiar la adsorción de hormonas esteroides y su potencial aplicación en la purificación y desalinización de agua a alto caudal y baja presión. Descubrieron que ciertas geometrías de poro y estructuras de superficie de poro en VaCNT los hacen adecuados como membranas altamente selectivas. El estudio, publicado en Nature Communications, destaca la importancia del agua potable y el papel crucial de las membranas en la eliminación de microcontaminantes perjudiciales.

El material prometedor de las membranas está compuesto por nanotubos de carbono alineados verticalmente (VacNT) con pequeños poros y baja fricción. Aunque actualmente los poros son demasiado grandes para una retención efectiva, los investigadores han identificado características específicas que los hacen adecuados para su uso futuro. La baja adsorción de VaCNT resulta deseable para membranas altamente selectivas dirigidas a sustancias específicas, como hormonas esteroides.

Los experimentos revelaron que la adsorción en nanoporos no solo depende de la superficie y la transferencia de masa limitada, sino también de fuerzas hidrodinámicas, fricción y fuerzas de atracción y repulsión en la interfaz líquido-pared. Los nanoporos altamente permeables exhiben baja interacción debido a la pequeña fricción y alto caudal. Este enfoque en la interacción de fuerzas hidrodinámicas es novedoso y puede beneficiar procesos de ultra y nanofiltración controlados por nanoporos.

Las membranas fueron desarrolladas por el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) en California, liderado por el Dr. Francesco Fornasiero. El estudio requirió aproximadamente diez años para pasar de la idea a un experimento exitoso, marcando un gran avance en la comunidad tecnológica de membranas. Aunque la producción de membranas casi perfectas es difícil, el éxito del experimento refuerza la importancia de diseñar específicamente la geometría de los poros y la estructura de la superficie para aplicaciones futuras en la purificación del agua. Este estudio pionero proporciona conclusiones fundamentales para mejorar los procesos de filtración y beneficia a los campos de ultra y nanofiltración.