El CITENI investiga materiales impresos en 3D para eliminar contaminantes del agua
El CITENI investiga materiales impresos en 3D para eliminar contaminantes del agua
El proyecto PANICL3AN del CITENI explora como la impresión 3D y los polímeros funcionales pueden aplicarse a la remediación de aguas contaminadas y al desarrollo de sensores inteligentes capaces de detectar cambios en su calidad.
¿Puede un material impreso en 3D ayudar a depurar agua contaminada? Esa es una de las preguntas que guían el proyecto PANICL3AN, desarrollado en el Centro de Investigación en Tecnologías Navales e Industriales (CITENI), situado en el Campus Industrial de Ferrol de la Universidade da Coruña (UDC).
La investigación la lleva a cabo personal investigador del Grupo de Polímeros, donde se diseñan y fabrican materiales capaces de interactuar con contaminantes presentes en el agua y de retenerlos en su superficie. El trabajo combina impresión 3D y química de polímeros para obtener estructuras multifuncionales aplicadas al tratamiento del agua.
El proyecto está liderado por las investigadoras María José Abad López y Ana Isabel Ares Pernas, que trabajan junto a Aurora Lasagabáster Latorre, Sonia Dopico García y las doctorandas Claudia Quintero Rodríguez y Beatriz Combarro Souto.
Materiales que capturan contaminantes
El proyecto se sitúa en el ámbito de la remediación de aguas o water remediation: tecnologías que permiten eliminar contaminantes del agua bien para reutilizarla, bien para devolverla de manera segura al medio ambiente. Es un campo cada vez más relevante ante la escasez de agua y la presión sobre los recursos hídricos, que está impulsando el desarrollo de soluciones basadas en procesos físicos, químicos y biológicos, así como en el diseño de materiales funcionales capaces de interactuar con los contaminantes.
En este contexto, los materiales desarrollados en el proyecto PANICL3AN no actúan como un filtro convencional que retiene las sustancias contaminantes mediante una barrera física. En su lugar, se produce mediante un fenómeno conocido como adsorción, por el que las moléculas contaminantes quedan “atrapadas” en la superficie del material sin penetrar en su interior.
Para eso se utiliza polianilina (PANI), un polímero capaz de interactuar con distintos compuestos presentes en el agua, como colorantes o sustancias orgánicas, y facilitar su eliminación.
El proceso combina impresión 3D y química de materiales: primero se crea la estructura mediante técnicas de fabricación aditiva y después se modifica quimicamente para dotarla de capacidad adsorbente. El resultado son materiales ligeros, flexibles y con alta capacidad de interacción con el agua.
Estructuras funcionales mediante impresión 3D
La impresión 3D permite producir estructuras con geometrías internas complejas y muy porosas, que facilitan el paso del agua a través del material y aumentan su superficie de contacto, lo que mejora la captura de contaminantes.
El equipo trabaja con tecnologías de fabricación aditiva de modelado por deposición fundida (FDM) y procesamiento digital de luz (DLP), mediante las que se obtienen piezas adaptadas a las distintas necesidades y aplicaciones.
Tras la impresión, las estructuras se modifican quimicamente, mediante la incorporación de polianilina, que les confiere capacidad de adsorción.
En los ensayos realizados con soluciones coloreadas, se observa que el agua pierde intensidad de color tras el contacto con las muestras, una señal visible de la eficacia del sistema.
Materiales de origen renovable para impresión 3D
El proyecto incorpora también materias primas de origen renovable como la lignina, un componente natural presente en la biomasa vegetal y residuo de la industria papelera.
En esta línea, el equipo publicó recientemente en la revista ACS Applied Polymer Materials un artículo titulado “Tailoring Renewable Photopolymers with Lignin: printability, surface and antioxidant properties”.
El estudio analiza como la lignina, tras ser modificada quimicamente, puede incorporarse en resinas para hacer impresión 3D mediante DLP, con el objetivo de mejorar sus propiedades y desarrollar materiales sostenibles con buen comportamiento en fabricación aditiva, que sirvan como base para estructuras funcionales destinadas a la adsorción de contaminantes.
Cuando el material también puede avisar
El proyecto estudia también como estos materiales modifican su comportamiento eléctrico cuando entran en contacto con determinadas sustancias. Este fenómeno abre la posibilidad de un doble uso: no solo se pueden emplear para la depuración del agua, sino también como sistemas de detección capaces de indicar cambios en la calidad del agua o en el estado del propio material durante su uso.
La investigación analiza estas variaciones con el objetivo de evaluar su viabilidad como sensores, lo que permitiría monitorizar tanto la presencia de contaminantes como el rendimiento del material.
Ciencia de materiales para los objetivos de desarrollo sostenible
El proyecto PANICL3AN se alinea con los objetivos de desarrollo sostenible (ODS) de Naciones Unidas, especialmente con el ODS 6, centrado en el agua limpia y el saneamiento, además de los retos de sostenibilidad ambiental e innovación en el uso de recursos.
La iniciativa está financiada por el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (MICIU), a través de la Agencia Estatal de Investigación (AEI), y cofinanciada por el fondo europeo de desarrollo regional (FEDER/FEDER, Unión Europea), para el período 2024-2027 (Proyecto PID2023-152428OB-I00).
* En la imagen superior, las investigadoras principales de PANICL3AN, Ana Ares (izquierda) y María José Abad (derecha), en el Laboratorio de Plásticos del CITENI donde se desarrolla el proyecto.
