Pais: Brasil

Fecha: 19 de Agosto del 2020

El nanopapel de cerámica es la base para eliminar los contaminantes del agua por Embrapa, Brasil

- Puede servir un filtro de membrana capaz de eliminar contaminantes del agua, como metales pesados, hormonas y fármacos.

- Nanoproduto también puede ser la materia prima de etiquetas inteligentes para diversas industrias, como la alimentaria.

- También puede reconocer si un producto ha estado expuesto a un gas tóxico, por ejemplo.

- Desarrollado por EMBRAPA y UFSCar, el nanoproduto se obtiene mediante procesos versátiles y económicos.

- A diferencia del papel convencional a base de celulosa, la nueva versión con fibras cerámicas son inorgánicas a nanoescala, lo que le confiere una mayor resistencia mecánica y química.

Imagina una membrana capaz de filtrar contaminantes difíciles de eliminar del agua, como los metales pesados. Ahora, piense que también se puede utilizar para evaluar la calidad de los alimentos o detectar gases tóxicos. Estas son algunas de las aplicaciones potenciales de un nanomaterial, delgado y flexible como una hoja de papel, desarrollado recientemente por científicos de  Embrapa Instrumentação  (SP) y la Universidad Federal de São Carlos ( UFSCar ), que resultó en una solicitud de patente. depositado en el Instituto Nacional de Propiedad Industrial ( INPI ).

El nanopapel cerámico se obtuvo mediante una combinación de procesos versátiles, y se ha convertido en una alternativa al papel desprendible convencional, compuesto por celulosa y cargas inorgánicas. La innovación es el resultado de una suma de investigadores Nanotecnología red habilidades aplicadas a la Agroindustria ( AgroNano Red ), coordinados por Embrapa Instrumentación (SP), que contó con la participación de la UFSCar.

Otra ventaja del nanopapel es que se puede utilizar en el desarrollo de sensores para el análisis de gases tóxicos y la calidad de los alimentos, cuya investigación ya está en marcha en Embrapa Instrumentation. La ventaja de utilizar nanopapel es que se puede utilizar como sustrato y al mismo tiempo que la propia capa sensorial, es decir, ya es un dispositivo completo con una configuración mucho más sencilla que los entregados por los sensores químicos convencionales.

El nanopapel inteligente también tiene el potencial de usarse en etiquetas de fabricación de alimentos para su uso como sensores flexibles y fácilmente adaptables. Por lo tanto, la etiqueta, y contiene información útil, como la fecha de caducidad, también podría actuar como un sensor para la detección de indicadores de gases de calidad de los alimentos ", explica el investigador  Daniel Souza Correa , quien con  Luiz Henrique Capparelli Mattoso  dirigió la investigación por la Embrapa Instrumentación.

Se trataba de un área de nanotecnología en la que se realiza la manipulación de materia a escala atómica y molecular, los investigadores desarrollaron el nanopapel a partir de la combinación de una matriz polimérica y precursores inorgánicos procesados ??mediante técnica de electrohilado y sol-gel (ver arriba). seguido de un tratamiento térmico (calcinación) para eliminar la fase orgánica. Rafaela explica que la fase orgánica es necesaria para formar la fibra durante el proceso de electrohilado y posteriormente obtener el material cerámico.

¿Qué es electrohilado y sol-gel?

La técnica de electrohilado permite la producción de bandas de nanofibras cuyo punto final es el mismo que un TNT (tela no tejida), pero las bandas producidas están compuestas por fibras de diámetros a nanoescala (mil veces más pequeñas que un cabello humano). Por lo tanto, exhibe una gran superficie, flexibilidad y posibilidad de funcionalidad química, que son requisitos clave para su uso en sensores y sistemas de adsorción de contaminantes. La técnica se distingue por la facilidad de procesamiento de materiales a nanoescala, la funcionalización química, el costo relativamente bajo y la posibilidad de obtener una amplia variedad de materiales.

Dado que el sol-gel es una ruta de síntesis química conocida y ampliamente empleada en la producción de sólidos tridimensionales a partir de moléculas pequeñas. El proceso implica la formación de una suspensión coloidal (fase sol), que es una mezcla de partículas muy pequeñas suspendidas en otra sustancia, y la posterior gelificación en una fase líquida continua (red integrada) para formar geles tridimensionales.

“El resultado final es un manto poroso, la conformación tridimensional, formado por nanofibras cerámicas amorfas y cristalinas de diferentes composiciones, interconectadas, que tienen excelentes propiedades y se pueden aplicar como sensores químicos o membranas de filtración como transductores”.

La literatura científica ya presenta algunas propuestas de nanopapel, pero la mayoría de ellas involucran materiales vegetales a partir de celulosa, diferente a la composición del nanoproducto Embrapa-UFSCar, cuya composición final es inorgánica. “Las nanofibras de naturaleza inorgánica dotan al nanopapel de autosostenibilidad, flexibilidad, elevada superficie, estabilidad química y conservación de propiedades, incluso mecánicas, a temperaturas más elevadas”, detalla Luiza Mercante.

El profesor también agrega que la plataforma basada en nanopapel puede ser una opción para eliminar contaminantes emergentes, como metales pesados, hormonas y fármacos, que necesitan filtros con propiedades específicas para su eliminación.

El trabajo ganó desafíos

El desarrollo del nanopapel enfrentó desafíos. Para Corrêa, las mayores dificultades fueron en el ajuste de la formulación (composición de los reactivos) y en la determinación de los parámetros utilizados tanto en la etapa de procesamiento (técnica de electrohilado y sol-gel), como en el postprocesamiento (calcinación) para obtener el material.

“El ajuste de estos parámetros fue fundamental para obtener un material cerámico en forma de 'hoja de papel', es decir, fino y con buenas propiedades mecánicas y una gran superficie”, explica el científico.

Traducido del portugués.

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