En pruebas de laboratorio, una “esponja” demostró una eficiencia superior al 98 % separando agua y aceite, lo que la convierte en una alternativa prometedora y económica para atender derrames de petróleo con un método novedoso.
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Los derrames de petróleo pueden ocurrir por fallas en la
operación o por manipulación ilegal y generan desastres de gran magnitud, como
el ocurrido en 2018 en Santander, que dejó más de 2.400 animales muertos y más
de 1.000 especies de árboles afectadas.
Según la Empresa Colombiana de Petróleos (Ecopetrol), entre
enero y mayo de 2024 ocurrieron 76 incidentes (entre operativos y ocasionados
por terceros) que implicaron el derrame de 8,4 barriles de hidrocarburos,
eventos a los que se suman los hurtos de miles de barriles al año, de los
cuales más del 70 % terminan derramados por el trasiego o la falta de
sello hidráulico en las válvulas.
“Estos accidentes afectan los cuerpos de agua y ponen en
riesgo el equilibrio de los ecosistemas, y aunque existen herramientas para
recoger el crudo, estas suelen ser eficientes solo a pequeña escala, o
requieren de contextos muy precisos, como estar en un área remota o cubierta de
hielo”, explica Laura Carolina Álvarez Gil, magíster en Ingeniería Mecánica de
la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Medellín.
Entre las técnicas tradicionales está la combustión en el
lugar, el bombeo o descarga de agua, la aplicación de dispersantes y la
biorremediación, que aunque es ambientalmente sostenible es inefectiva a gran
escala y puede producir metabolitos tóxicos. “Por eso proponemos un método
distinto que utiliza ‘metales celulares’ selectivos, que por ser porosos
funcionan como esponjas”.
Para esto, la investigadora revisó la bibliografía
relacionada con el tema y encontró que, aunque se habían probado “esponjas” de
níquel o de cobre, estas terminaban siendo muy costosas, y por el tamaño de sus
poros resultaban efectivas solo para algunos tipos de hidrocarburos. “Decidimos
entonces probar el aluminio, ya que sus propiedades son más favorables en
cuanto a densidad, precio y temperatura de fusión, entre otras”, agrega la
magíster Álvarez.
Cómo se fabrican las “esponjas” de aluminio
El aluminio es un material prometedor porque es reciclable,
cuesta entre 20 y 30 veces menos que los demás empleados en investigaciones
similares, y se puede modificar para que su superficie tenga afinidad hacia
sustancias apolares (que no interactúan con el agua), haciéndolo adecuado para
remover selectivamente materiales contaminantes del agua.
La investigadora explica que “este nuevo trabajo se basó en
los estudios adelantados por los grupos de investigación Biomecánica e
Ingeniería de Rehabilitación, y Física de Nuevos Materiales, en los que
fabricaron esponjas de aluminio para disipar la energía por colisiones y
aligerar estructuras. Nosotros hicimos algunas modificaciones y optimizamos
algunos parámetros para lo que teníamos en mente”.
“Una de las mejoras que hicimos con los expertos de la
Universidad Pontificia Bolivariana (UPB) fue modificar la superficie del
material para que el agua no pudiera atravesarlo pero el aceite sí, para lo
cual hicimos unos ataques químicos con hidróxido de sodio, que eliminan una
capa externa, y luego sumergimos el material en un ácido carboxílico, que deja
unas terminales orgánicas en él, afines con el aceite”.
Este trabajó estuvo dirigido por el profesor Juan Fernando
Ramírez Patiño, adscrito al Departamento de Ingeniería Mecánica de la UNAL Sede
Medellín, y codirigido por la docente Patricia Fernández Morales, de la UPB.
Puesto a prueba: separar agua y aceite
Para obtener la forma de “esponja” se utiliza una preforma
soluble que demarca los poros, que en este caso fue de granos de sal marina de
distintos tamaños. “Inicialmente llevamos el aluminio a un horno hasta que
alcanzara su punto de fusión; luego hicimos el ‘vaciado’, dejamos enfriar,
desmoldamos y maquinamos para darle su forma final”, explica.
El resultado se probó mediante un proceso de imbibición, que
implica sumergir la esponja en agua o en aceite para observar qué tanto líquido
retiene. “La suspendimos en el aire y evaluamos cuánto peso perdía de agua o de
aceite y a qué velocidad, y observamos que retenía por más tiempo el aceite que
el agua”.
Así mismo, la esponja se puso en la boca de una manguera de
succión, a través de la cual se hizo pasar la mezcla y se obtuvo una retención
del 99 % del aceite. “Aunque las pruebas principales las hicimos con
aceite mineral, también probamos con gasolina y crudo, y obtuvimos resultados
igual de favorables, lo que nos permitió comprobar que cuanto más viscoso sea
el líquido más lenta será la captación, por lo que a futuro se pueden analizar
distintos tamaños de poro”, puntualizó.
