Investigadores de la Euskal Herriko Unibertsitatea (EHU) han desarrollado una tecnología que permite medir la eficiencia de materiales adsorbentes para capturar sustancias disueltas en un medio líquido. Esta innovación permite medir más rápido y eficientemente los procesos de adsorción que son la base de muchas tecnologías clave. Así, agiliza la selección de los materiales adsorbentes más adecuados para aplicaciones en la remediación de aguas, en farmacología o en procesos de separación y purificación.
Los materiales porosos son protagonistas silenciosos de numerosas tecnologías clave. Se utilizan para purificar agua, almacenar gases, separar sustancias químicas y administrar fármacos de forma controlada, entre otras aplicaciones, debido a su capacidad para adsorber moléculas en sus poros. A pesar de la enorme importancia de la adsorción, los métodos disponibles para su cuantificación en medios líquidos presentan limitaciones significativas. En consecuencia, en una investigación llevada a cabo por nuestro grupo proponemos una solución innovadora basada en campos magnéticos que permite medir directamente la cantidad de sustancia capturada por el material adsorbente.
Determinar cuánta masa se captura en fase líquida, un problema aún sin resolver
Para adsorción en fase gaseosa, existen desde hace décadas técnicas gravimétricas y volumétricas que permiten determinar de forma directa cuánta masa ha sido capturada. Sin embargo, para la adsorción en fase líquida la situación es muy diferente. Actualmente, la mayoría de los estudios se basan en métodos indirectos. El procedimiento habitual consiste en medir la concentración de una sustancia en la solución antes y después de ponerla en contacto con el adsorbente. La diferencia entre ambos valores permite calcular la cantidad retenida.
Aunque eficaz, este enfoque presenta varios inconvenientes: por ejemplo, cuando las especies a capturar no están completamente disueltas en el medio líquido, habitual en entornos naturales o industriales. Otro inconveniente es la falta de universalidad de los métodos indirectos, lo que puede exigir el uso de diferentes técnicas analíticas (cromatografía líquida de alta resolución, cromatografía de gases, espectrofotometría ultravioleta-visible o resonancia magnética nuclear, entre otras), así como procedimientos y calibraciones que no son fácilmente accesibles y requieren mucho tiempo cuando se trabaja con diferentes especies.
La solución: medir el aumento de masa mediante magnetismo
La nueva tecnología que proponemos en nuestro trabajo cambia completamente la forma de abordar el problema. En lugar de analizar el medio, el método se centra directamente en el material adsorbente. El dispositivo desarrollado aprovecha este hecho a partir de un sistema de imanes, colocados de manera que se repelen entre sí. Uno de ellos está integrado en un portamuestras que contiene el material poroso y permanece suspendido en un líquido gracias al equilibrio entre la gravedad, el empuje del fluido y las fuerzas magnéticas. Al aumentar la masa del adsorbente debido a la adsorción, la posición de equilibrio cambia ligeramente. Midiendo con precisión esa desviación se puede determinar cuánta sustancia ha sido capturada. Tras una calibración inicial del equipo para el adsorbente seleccionado, se puede cuantificar cualquier tipo de molécula.
La principal aportación de esta nueva tecnología es su carácter universal. Mientras que los métodos tradicionales requieren calibraciones específicas para cada molécula a capturar, esta nueva aproximación únicamente necesita calibrar el material adsorbente. Otra ventaja destacable es la posibilidad de estudiar procesos de adsorción y desorción bajo diferentes condiciones experimentales.
Aplicaciones con gran potencial en numerosos sectores
Las posibilidades de esta tecnología abarcan numerosos sectores. En el ámbito medioambiental puede facilitar el desarrollo de materiales para la eliminación de contaminantes presentes en aguas naturales o residuales. En farmacia permite evaluar los sistemas de liberación controlada de fármacos. También puede resultar útil en la industria química para optimizar procesos de separación y purificación. En definitiva, esta nueva técnica ofrece una herramienta especialmente valiosa para la investigación de nuevos materiales porosos, un campo en plena expansión debido a la creciente demanda de soluciones sostenibles para el almacenamiento de energía, la captura de contaminantes y la economía circular.
Referencia
Rubén Pérez-Aguirre, Garikoitz Beobide, Oscar Castillo, Magnetism for the Quantification of Sorption in Porous Materials From Liquid Media. Chem. Methods. 6, 2026, e70105. https://doi.org/10.1002/cmtd.70105.
Autores del artículo divulgativo:
Rubén Pérez-Aguirre, Oscar Castillo García, Garikoitz Beobide Pacheco y Maite Perfecto-Irigaray
Departamento de Química Orgánica e Inorgánica
Facultad de Ciencia y Tecnología
Euskal Herriko Unibertsitatea (EHU)
Fuente: Scientias
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