Ciudad de México.- En el Instituto de Investigaciones en Materiales de la UNAM, un equipo encabezado por Monserrat Bizarro Sordo, desarrolla materiales que con el uso de luz son capaces de degradar compuestos orgánicos que contaminan el agua.

La escasez y el deterioro del líquido crece en México y el mundo, por lo que hay que encontrar mecanismos que ayuden a atacar y revertir este problema desde diferentes frentes; uno es tratar el agua y aprovecharla en un segundo uso, explicó la científica.

Muchos de los residuos de la industria textil o del papel, por ejemplo, producen en sus procesos enormes volúmenes de aguas residuales y contaminantes orgánicos, como los colorantes. Se trata de moléculas complejas, grandes, que pueden ser tóxicas; además, aún en bajas concentraciones manchan gran cantidad de agua. Los ecosistemas donde se vierten -ríos, lagos o mares- se alteran porque la luz solar no puede penetrar; además, no son biodegradables.

Frente a este panorama, "desarrollamos materiales capaces de degradar este tipo de compuestos con el uso de luz", abundó la experta. Se trata de películas delgadas de materiales semiconductores con actividad fotocatalítica (como el óxido de zinc, de titanio u otros óxidos metálicos) que, por lo general, absorben luz ultravioleta.

La universitaria y su equipo estudian su estructura y propiedades para modificarlos mediante la introducción de "impurezas" de otros elementos químicos, para que puedan absorber luz visible y, de esta manera, aprovechar la que emite el Sol, energía gratuita, limpia y prácticamente permanente.

Esas películas miden del orden de cientos de nanómetros y hasta una micra, y se depositan sobre un sustrato, en este caso, láminas de vidrio.

A diferencia de los fotocatalizadores en polvo -utilizados por ser más eficientes en tiempo, pero difíciles de remover una vez concluida la degradación del contaminante-, las películas tienen la ventaja de que una vez que se hace el tratamiento del líquido, se pueden retirar fácilmente.

Tratamos de mejorar las velocidades de reacción con la modificación de las superficies de las mismas películas, que hacemos nanoestructuradas, porosas o rugosas, para generar mayor superficie de contacto y aumentar el número de reacciones, indicó Monserrat Bizarro. 

La ganadora de la Beca para las Mujeres en la Ciencia L´Oréal-UNESCO-AMC, 2011, explicó que se usa óxido de zinc porque es un semiconductor abundante, económico y con un "brecha de energía prohibida" grande, de 3.2 electrón volts.

En un material, los electrones en su estado base "normal" están en una banda de valencia, pero existe otra, de conducción. Un semiconductor requiere un estímulo para que conduzca la corriente eléctrica, que debe ser suficientemente grande para romper la barrera o el espacio vacío que hay entre ambas bandas. Dicha energía es proporcionada por la luz.

Los óxidos se depositan en el sustrato (lámina de vidrio) mediante la técnica denominada de rocío pirolítico; con ello es sencillo "dopar" al material, es decir, colocar en la misma solución sales precursoras o "impurezas" de algún otro elemento.

Al cambiar un átomo por otro de distinto elemento, "lo que hacemos es modificar su estructura de bandas electrónicas, y en algunos casos, logramos reducir la brecha de energía; de ese modo podemos conseguir que se absorba luz visible". En otras palabras, las impurezas facilitan el camino de un electrón de la banda de valencia a la de conducción.

Ese dopaje puede ocurrir con otros metales, como aluminio o plata, en el caso del zinc y flúor, nitrógeno o aluminio en el óxido de titanio, y aunque la estructura cristalina se mantenga, la electrónica sí se modifica.