Un microrobot de grafeno mil veces más pequeño que un cabello humano es capaz de eliminar los residuos de plomo del agua contaminada. El pequeño submarino se mueve sin combustible, autopropulsado por una reacción química.
Al cabo de una hora de buceo el microrobot absorbe el 95 por ciento de los residuos. “Creo que la cantidad de plomo después de este proceso es inferior al 5 por ciento pero nuestro sistema de detección no es capaz de captar menos de 50 partículas”, comenta Samuel Sánchez, uno de los padres del robot.
Un equipo de científicos del Instituto Max Planck de Sistemas Inteligentes (Alemania) y el Institut de Bioenginyeria de Barcelona (IBEC), han desarrollado el prototipo, que ha aparecido recientemente en la revista Nano Letters.
El mismo grupo ha desarrollado un primo de este microrobot que en lugar de limpiar plomo absorbe colorantes, algo que puede ser muy útil para la industria textil. La nueva investigación está aceptada por la revista Advanced Functional Materials, pero pendiente de publicación.
Energía limpia
El microrobot tiene forma de cono. La parte interna del tubo tiene una lámina de platino que actúa como catalizador. El microrobot se propulsa cuando el agua oxigenada (peróxido que se añade al agua contaminada) entra en el tubo y se convierte en burbujas que lo empujan por el agua.
“La reacción es tan viva que no queda ningún otro contaminante en el agua”, señala Sánchez. El oxígeno es el único residuo inocuo que genera la gasolina que propulsa el microrobot por el medio acuático.
Los microrobots autopropulsados por esta reacción química aprovechan las ventajas de sus primos los microrobots controlados de forma externa por campos magnéticos.
La segunda capa de estos microrobots es de níquel. Este material los hace posible de controlar, recuperar del agua y utilizar de nuevo. La última capa de grafeno, la más externa, es la que absorbe el plomo.
La promesa medioambiental
La actividad de la industria metalúrgica provoca residuos que contaminan las aguas con metales pesados como el plomo, el arsénico y el mercurio, entre otros, que se liberan durante el proceso de fabricación. La polución es una preocupación por los riesgos que supone para la salud pública y la biodiversidad.
Estos microrobots son un primer paso para que empresas sin un volumen de producción exagerado ni capacidad para transportar las aguas residuales a una planta purificadora puedan cerrar el círculo de producción de forma más rápida.
Ahora mismo “es muy difícil” pensar en limpiar algo tan grande como ríos y mares de agentes contaminantes, admite Sánchez. El próximo verano su grupo de investigación tiene planeado probar el volumen máximo que puedan limpiar. “Todo es escalable, aún no lo tenemos optimizado”, asume.
El precio actual de cada microrobot es de medio euro “muy aproximadamente”, incide Sánchez. Por el momento en una muestra pueden tener cien millones de microrobts para limpiar 5 litros de agua. “El coste podría reducirse significativamente si utilizamos otros catalizadores más baratos que no sean de platino”, comenta sobre los próximos pasos de la investigación.
El científico es consciente de que a las empresas les interesa el campo mediambiental pero también el dinero por eso sus microrobots son reutilizables, tanto el aparato como el metal que absorben.
La biomedicina los reclama
Aparte del medio ambiente la nanotecnología también promete mucho en el campo de la biomedicina. En el IBEC también investigan cómo aplicar estos conocimientos al diseño de nanorobots que transporten fármacos de forma controlada a las células deseadas, como las cancerígenas.
En el laboratorio ya se han creado nanorobots capaces de atacar células tumorales pero el paso a humanos aún no se ha conseguido. Uno de los problemas principales es el combustible.
El peróxido que se usa para los nanorobots que absorben plomo es tóxico para el cuerpo humano. En octubre pasado Sánchez desarrolló los primeros nanomotores biocompatibles al propulsarse con azúcar, en un estudio publicado en la revista Nano Letters.