Desarrollarán una nanopartícula capaz de extraer el mercurio de los ríos del país

Según datos del Departamento Nacional de Planeación, Colombia es el tercer país del mundo con mayores índices de contaminación por mercurio, después de China e Indonesia. Este metal es utilizado frecuentemente en la minería artesanal e ilegal para separar el oro de la arena. En el proceso se vierte sobre los ríos y lagos del país, afectando los ecosistemas, la vida marina y a las comunidades cercanas a estos cuerpos de agua.

Para ofrecer soluciones a esta problemática, investigadores del departamento de Física y Geociencias de la Universidad del Norte se han embarcado en un proyecto para diseñar un nuevo material capaz de extraer las partículas de mercurio presentes en los ríos del país. Se trata de una nanopartícula que al liberarse en el agua tendría la capacidad de absorber este metal como una esponja. 

Carlos Pinilla, físico y profesor de Uninorte, explicó que las nanopartículas son dispositivos microscópicos, con un tamaño equivalente a la décima parte del grosor de un cabello. Indicó que estará recubierta por un material inocuo, como el vidrio, y en su superficie tendrá una molécula de tiol, un compuesto orgánico presente en algunas frutas y verduras como la maracuyá o el ajo; que tiene la capacidad de atraer el mercurio y retenerlo.

“La idea es sintetizar estas moléculas de las frutas para luego ponerlas en la superficie de vidrio. También buscamos que la nanopartícula tenga un núcleo magnético, para que una vez que absorban el mercurio del agua puedan ser recuperadas mediante un imán”, explicó Pinilla. Destacó que esa última característica las haría reutilizables.

Desde finales de 2017 el proyecto cuenta con financiación del Consejo de Investigación de Ingeniería y Física del Reino Unido, y apoyo de la Universidad de Bristol, en Inglaterra. Por lo que a mediados de marzo los investigadores recibieron la visita de Neil Allan, profesor del departamento de Química de dicha institución. Él estuvo contribuyendo con la etapa de diseño de la nanopartícula, que hasta el momento se desarrolla gracias a las simulaciones de química computacional.

Esta rama de la química permite a los científicos crear simulaciones digitales de los elementos, una alternativa más eficaz y económica con la que pueden manipular los átomos y moléculas para crear nuevos compuestos. Esta metodología requiere de un gran poder de computo para calcular las complejas ecuaciones que están relacionadas con cada experimento. Pero la Universidad del Bristol cuenta con la BlueCrystal, una de las computadoras más poderosas de Inglaterra, que permite desarrollar estos grandes cálculos en poco tiempo; y ahora los investigadores de Uninorte tienen acceso a ella desde Barranquilla.

“La razón por la que es complicado el computo es por las leyes de la mecánica cuántica, y por eso tomaría mucho tiempo hacer estos cálculos a mano, así que empleamos rápidas computadoras para hacerlo”, manifestó Allan, quien también estuvo presente durante la XXI edición de Cátedra Europa, dictando una charla sobre química computacional.

Por su parte el profesor Pinilla declaró que una vez concluida esta fase inicial de diseño, continuará el proceso de fabricación de la nanopartícula a cargo de otros investigadores en Bristol, para luego pasar a una serie de pruebas piloto. Se tiene previsto que estas puedan llevarse a cabo en algunos puntos de la bahía de Cartagena, siendo coordinadas por ingenieros del Instituto de Desarrollo Sostenible de Uninorte. Agregó que aún es difícil calcular cuánto mercurio puede atraer cada nanopartícula, por lo que a través de más estudios y pruebas de campo se podrá comprobar.

La química del concreto

Actualmente hay otro proyecto del departamento de Física y Geociencias que cuenta con apoyo y financiación de estas instituciones británicas. Este pretende utilizar simulaciones computacionales para entender mejor la estructura química del concreto; así como desarrollar una mezcla de este material que resista mejor las condiciones climáticas del Caribe, evitando el deterioro a lo largo del tiempo.

El físico Alfredo Lora es quien dirige esta investigación y narró que las mezclas de concreto hechas hace cientos de años por los romanos contaban con características particulares, como incluir ceniza volcánica, lo que les ha dado durabilidad a las construcciones. Sin embargo las edificaciones actuales en este mismo material son más débiles en comparación, y están sujetas a problemas de corrosión. Por lo que su investigación busca descifrar cómo este fenómeno ocurre a nivel molecular.

“Lo interesante de tener esta estructura en el computador es que podemos aproximarla a eso que hacían los  romanos, tomando átomos de ciertos materiales y reemplazando otros, para hacer pruebas y ver cómo funcionan en las nuevas mezclas de concreto”, expresó Lora.  

Parte de los cálculos para estas simulaciones también se llevan a cabo en las computadoras de Bristol, por lo que entre el 4 y el 18 de febrero Lora viajó junto al profesor Carlos Pinilla y el ingeniero mecánico egresado de Uninorte, Juan Galvis, para conocer más de cerca las instalaciones y equipos del Centro de Química Computacional de esa institución y consolidar las relaciones de trabajo entre ambas universidades.

Por María Margarita Mendoza