El bioensuciamiento es uno de los importantes desaf\u00edos que tiene que superar la tecnolog\u00eda de membranas para optimizar su uso en el tratamiento de aguas. Actualmente, la fabricaci\u00f3n mediante electrohilado de fibras de di\u00e1metros en el rango de unidades-centenas de nan\u00f3metros y el potencial de la nanotecnolog\u00eda para producir nanopart\u00edculas funcionalizadas, han dado lugar a importantes avances en la creaci\u00f3n de membranas biocidas liberadoras de metales, de aplicaci\u00f3n en el tratamiento de aguas, que pueden considerarse un importante avance para resolver el problema del bioensuciamiento.<\/p>\n
Dr. Antonio Rodr\u00edguez Fern\u00e1ndez-Alba (UAH)<\/p>\n
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El electrohilado es la mejor tecnolog\u00eda disponible para la fabricaci\u00f3n de fibras no tejidas, de di\u00e1metros en el rango de unidades-centenas de nan\u00f3metros. Es una tecnolog\u00eda conocida desde principios del siglo XX que, en los \u00faltimos a\u00f1os, con el desarrollo de la nanotecnolog\u00eda, ha adquirido una renovada importancia.<\/p>\n
La elevada relaci\u00f3n superficie\/volumen, alta porosidad controlable, plasticidad para adaptarse a todo tipo de formas y tama\u00f1os, as\u00ed como una gran capacidad de funcionalizaci\u00f3n, hacen que las ultradelgadas fibras electrohiladas tengan una gran potencial de aplicaci\u00f3n en el campo de los nuevos materiales para su uso en la fabricaci\u00f3n de textiles, medicina, medio ambiente, etc.<\/p>\n
Las fibras se producen aplicando, mediante una fuente de alto voltaje, una carga el\u00e9ctrica a una suspensi\u00f3n de un pol\u00edmero que se encuentra en una jeringa o inyector, enfrentada a un sistema colector conectado a tierra. Cuando la intensidad del campo el\u00e9ctrico generado supera la tensi\u00f3n superficial de la gota, que se encuentra en el extremo del inyector, la soluci\u00f3n de pol\u00edmero es proyectada hacia el colector en forma de hilo. En el trayecto, el solvente se evapora para dar lugar a la formaci\u00f3n de una nanofibra que se deposita en el colector, form\u00e1ndose una membrana no tejida<\/p>\n
El bioensuciamiento -creaci\u00f3n de biopel\u00edculas y producci\u00f3n de substancias polim\u00e9ricas extracelulares (EPS) por parte de los microorganismos- es uno de los importantes problemas que condicionan el uso de membranas en el tratamiento de aguas. El bioensuciamiento origina una disminuci\u00f3n de la velocidad superficial de filtraci\u00f3n, lo que conduce a un aumento de la presi\u00f3n transmembrana y la necesidad de lavados a reflujo de la membrana y aplicaci\u00f3n de biocidas qu\u00edmicos, con el fin de mantener las condiciones de operaci\u00f3n del sistema filtrante. Estas acciones elevan los costes de operaci\u00f3n como consecuencia del mayor coste en energ\u00eda, productos qu\u00edmicos, paradas y puesta en marcha del equipo de filtraci\u00f3n y mayor frecuencia de renovaci\u00f3n de membranas.<\/p>\n
El Departamento de Ingenier\u00eda Qu\u00edmica de la UAH ha utilizado la tecnolog\u00eda del electrohilado para producir membranas con capacidad biocida, induciendo el empaquetamiento de nanopart\u00edculas de sepiolita y s\u00edlice modificadas (Dasari et al., 2012; Quir\u00f3s et al., 2015) y estructuras tipo MOFs (Aguado et al., 2014; Quir\u00f3s et al., 2015) con 4-methil-5-imidazolecarboxaldehido como ligandos org\u00e1nicos, que soportan iones met\u00e1licos de Ag, Cu y Co, en los poros de fibras de PLA (\u00e1cido polil\u00e1ctico), biopol\u00edmero biodegradable que se obtiene a partir de recursos renovables ricos en almid\u00f3n. El comportamiento de las membranas se valor\u00f3 en un dispositivo de filtraci\u00f3n tangencial, con recirculaci\u00f3n, utilizando suspensiones de Saccharomyces cerevisiae, Pseudomona putida <\/em>y Staphylococcus aureus<\/em> de alta densidad \u00f3ptica. En ciclos de trabajo de 48 h, los \u00edndices de filtraci\u00f3n normalizados mejoraron en un 50 %, respecto de los obtenidos con las membranas no revestidas con nanopart\u00edculas, siendo consecuencia de la inhibici\u00f3n del bioensuciamiento, como se comprob\u00f3 mediante las im\u00e1genes de microscop\u00eda TEM de las membranas, a diferentes tiempos de proceso, y la cuantificaci\u00f3n de los microorganismos viables mediante ATP-luciferasa.<\/p>\n Existen desaf\u00edos importantes, como la evaluaci\u00f3n de los lixiviados de metales o mejorar las caracter\u00edsticas mec\u00e1nicas de las membranas de fibras electrohiladas, para su uso en instalaciones de gran escala, que pueden ser resueltos o minimizados en un futuro pr\u00f3ximo teniendo en cuenta el potencial de la nanotecnolog\u00eda para desarrollar part\u00edculas que reduzcan la liberaci\u00f3n de metales o lo hagan en forma de especies menos agresivas para el medio ambiente; el creciente desarrollo de la tecnolog\u00eda del electrohilado, que ya permite la combinaci\u00f3n de materiales hilables y no hilables mediante la tecnolog\u00eda \u201ccore-shell\u201d; as\u00ed como el impulso de\u00a0 la UE para el desarrollo de estos nuevos materiales biocidas en proyectos como CEREAL, donde diferentes centros de investigaci\u00f3n (Universidad de Almer\u00eda, Universidad de Alcal\u00e1, Instituto Nacional de Investigaciones Agrarias, Consiglio Nazionale delle Ricerche, Fraunhofer Institute for Process Engineering and Packaging, Lule\u00e5 University of Technology, Lappeenranta University of Technology, y RWTH Aachen University) implementan estrategias para mejorar la calidad y seguridad del empaquetado de frutas y vegetales cortados, siendo, una de sus propuestas, el desarrollo de membranas biocidas electrohiladas.<\/p>\n Bibliograf\u00eda<\/p>\n Aravind Dasari, Jennifer Quir\u00f3s, Berta Herrero, Karina Boltes, Eloy Garc\u00eda-Calvo, Roberto Rosal. Antifouling membranes prepared by electrospinning polylactic acid containing biocidal nanoparticles, Journal of Membrane Science, <\/em>405-406 (2012)134-140<\/p>\n Jennifer Quir\u00f3s, Karina Boltes, Sonia Aguado, Roberto Guzman de Villoria, Juan Jos\u00e9 Vilatela, Roberto Rosal. Antimicrobial metal\u2013organic frameworks incorporated into electrospun fibers, Chemical Engineering Journal, <\/em>262 (2015)189-197<\/p>\n Jennifer Quir\u00f3s, Jo\u00e3o Borges, Karina Boltes, Ismael Rodea-Palomares, Roberto Rosal, Antimicrobial electrospun silver-, copper- and zinc-doped polyvinylpyrrolidone nanofibers. J. Hazard. Mater<\/em>., 299 (2015) 298\u2013305<\/p>\n \u00a0<\/strong>Sonia Aguado, Jennifer Quir\u00f3s, Jerome Canivet, David Farrusseng, Karina Boltes, Roberto Rosal. Antimicrobial activity of cobalt imidazolate metal\u2013organic frameworks, Chemosphere, <\/em>113 (2014)188-192<\/p>\n \u00a0<\/em>CEREAL. Improved and resource efficiency throughout the post-harvest chain of fresh-cut fruits and vegetables SUSFOOOD-ERANET<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" El bioensuciamiento es uno de los importantes desaf\u00edos que tiene que superar la tecnolog\u00eda de membranas para optimizar su uso en el tratamiento de aguas. Actualmente, la fabricaci\u00f3n mediante electrohilado de fibras de di\u00e1metros en el rango de unidades-centenas de nan\u00f3metros y el potencial de la nanotecnolog\u00eda para producir nanopart\u00edculas funcionalizadas, han dado lugar a importantes avances en la creaci\u00f3n de membranas biocidas liberadoras de metales, de aplicaci\u00f3n en el tratamiento de aguas, que pueden considerarse un importante avance para resolver el problema del bioensuciamiento. 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