Un nuevo y emocionante material utiliza la energía solar para eliminar los contaminantes de tinte artificial del agua
Un nuevo y emocionante material desarrollado por científicos de Swansea utiliza la energía solar para eliminar los contaminantes de colorantes artificiales del agua
Universidad de Swansea
IMAGEN: Polvos de nanopartículas de nitruro de tantalio (izquierda), nanocables de óxido de tungsteno (centro) y el compuesto de nitruro de tantalio / óxido de tungsteno (derecha) .vermore
Crédito: Daniel Jones / Swansea University
Un nuevo material compuesto ha sido desarrollado por científicos en el Instituto de Investigación de Seguridad Energética (ESRI) en la Universidad de Swansea, que promete ser un catalizador para la degradación de contaminantes de colorantes sintéticos nocivos para el medio ambiente, que se liberan a una tasa de casi 300,000 toneladas por año en el agua del mundo.
Este novedoso material fotocatalítico no peligroso elimina eficazmente los contaminantes del tinte del agua, adsorbe más del 90% del tinte y aumenta la tasa de degradación del tinte casi diez veces con luz visible.
Los investigadores, liderados por el Dr. Charles W. Dunnill y el Dr. Daniel Jones en el Instituto de Investigación de Seguridad Energética en la Universidad de Swansea, informaron sobre su descubrimiento en la revista de acceso abierto de NatureScientific Reports.
Al calentar la mezcla de reacción a altas presiones dentro de un contenedor sellado, el material compuesto se sintetiza mediante el desarrollo de "nanocables" ultra delgados de óxido de tungsteno en la superficie de pequeñas partículas de nitruro de tantalio. Como resultado del tamaño increíblemente pequeño de los dos componentes del material, tanto el nitruro de tantalio como el óxido de tungsteno tienen generalmente menos de 40 mil millonésimas de diámetro de un metro, el compuesto proporciona una gran área de superficie para la captura de tinte.
El material luego procede a descomponer el tinte en moléculas más pequeñas e inofensivas utilizando la energía proporcionada por la luz solar, en un proceso conocido como "degradación fotocatalítica". Una vez eliminados los tintes dañinos, el catalizador puede simplemente filtrarse del agua limpia y reutilizarse.
Si bien la degradación fotocatalítica de los tintes se ha investigado durante varias décadas, los investigadores han desarrollado recientemente materiales capaces de absorber la parte visible del espectro solar; otros materiales, como el dióxido de titanio, también pueden descomponer los tintes utilizando Energía solar, pero su eficiencia es limitada, ya que solo absorben energía ultravioleta de mayor energía. Al utilizar un rango mucho mayor del espectro, los materiales como los que usa el equipo de ESRI en el equipo de la Universidad de Swansea pueden eliminar los contaminantes a una tasa muy superior.
Ambos materiales utilizados en el estudio han despertado un gran interés en los últimos años. El óxido de tungsteno, en particular, se considera uno de los materiales más prometedores para una gama de aplicaciones fotocatalíticas, debido a su alta conductividad eléctrica, estabilidad química y actividad superficial, además de su fuerte absorbencia de luz. Como un semiconductor de baja banda, el nitruro de tantalio es de color rojo debido a su capacidad para absorber casi todo el espectro de luz visible, y por lo tanto extrae una gran cantidad de energía de la luz solar para impulsar los procesos de degradación.
Sin embargo, el verdadero potencial de los dos materiales solo se realizó una vez que se combinaron en un solo compuesto. Debido al intercambio de electrones entre los dos materiales, el tinte de prueba utilizado en el estudio se descompuso por el compuesto en aproximadamente el doble de la tasa alcanzada por el nitruro de tantalio por sí solo, mientras que el óxido de tungsteno solo demostró ser incapaz de degradar el tinte. En contraste con otros materiales fotocatalíticos líderes, muchos de los cuales son tóxicos para los seres humanos y la vida acuática, ambas partes del material compuesto se clasifican como materiales no peligrosos.
Los científicos responsables del estudio creen que su investigación proporciona solo una muestra del potencial del material. "Ahora que hemos demostrado las capacidades de nuestro compuesto, nuestro objetivo es no solo mejorar el material, sino también comenzar a trabajar en la ampliación de la síntesis para la aplicación en el mundo real". dijo el Dr. Jones. "También estamos explorando su viabilidad en otras áreas, como la división fotocatalizada de agua para generar hidrógeno".
Un estudio encuentra que los conceptos erróneos sobre el cambio climático son comunes entre los docentes
Universidad de Missouri-Columbia
Estudios recientes han demostrado que los conceptos erróneos sobre el cambio climático y los estudios científicos que abordaron el cambio climático son generalizados entre el público estadounidense. Ahora, un nuevo estudio realizado por Benjamin Herman, profesor asistente en el Departamento de Aprendizaje, Enseñanza y Currículo en la Facultad de Educación de la Universidad de Missouri, muestra que muchos maestros de ciencias de secundaria también poseen varios de estos conceptos erróneos.
En el estudio, Herman encuestó a 220 maestros de ciencias secundarias en Florida y Puerto Rico para determinar su conocimiento sobre la ciencia del cambio climático. La encuesta hizo preguntas sobre cosas que contribuyen al cambio climático, como las emisiones de gases de efecto invernadero, y cosas que no contribuyen significativamente, como el agotamiento de la capa de ozono y el uso de pesticidas. La encuesta también preguntó si se requieren experimentos científicos controlados para validar el cambio climático.
Si bien la mayoría de los maestros encuestados respondieron con precisión que el uso de combustibles fósiles, los automóviles y las emisiones de la industria eran las principales causas del cambio climático, también mostraron notables ideas erróneas sobre el cambio climático. Por ejemplo, casi todos los maestros de Puerto Rico y más del 70 por ciento de los maestros de la Florida creían incorrectamente que el agotamiento de la capa de ozono y el uso de pesticidas eran, al menos, causas importantes del cambio climático. Además, Herman dice que casi el 50 por ciento de los maestros de la Florida y el 70 por ciento de los maestros de Puerto Rico piensan que la ciencia del cambio climático debe estudiarse a través de experimentos controlados para que sea válida.
Herman dice que los maestros en su estudio exhibieron conceptos erróneos sobre la ciencia del cambio climático a una tasa similar a la de los estadounidenses promedio. Él dice que estos resultados son comprensibles, dado que los maestros a menudo tienen un exceso de trabajo y no tienen oportunidades de desarrollo profesional que profundicen su conocimiento científico sobre el cambio climático.
"Los maestros quieren y necesitan apoyo para mantenerse al tanto de los descubrimientos y desarrollos científicos y cómo los científicos llegan a sus afirmaciones bien establecidas con respecto al cambio climático", dijo Herman. "La ciencia del cambio climático involucra muchos tipos diferentes de métodos científicos derivados de disciplinas, entre ellas la física, la biología, la ciencia atmosférica y la ciencia de la tierra. Los maestros de ciencias también necesitan desarrollo profesional dirigido a ayudarlos en sus esfuerzos para involucrar a los estudiantes de manera precisa y efectiva en este importante tema. Debido a los conceptos erróneos existentes y la información errónea sobre el cambio climático, los profesores de ciencias tienen una responsabilidad ética y profesional crucial para transmitir con precisión a sus alumnos cómo se estudia el cambio climático y por qué los científicos creen que el clima está cambiando ".
