Investigadores de la Universidad Pública de Navarra (UPNA) han desarrollado nanopartículas de carbono capaces de favorecer la eliminación de contaminantes del agua mediante la acción de la luz ultravioleta. Estas partículas, conocidas como 'carbon dots' o puntos de carbono, han sido modificadas con pequeñas cantidades de metales para mejorar su capacidad de actuar como catalizadores, es decir, como materiales que aceleran las reacciones químicas que permiten descomponer las sustancias contaminantes. La investigación ha sido realizada por Elisa Herrera Herrera, Antonio Gil Bravo y Manuel Algarra González, que pertenecen al Instituto de Materiales Avanzados y Matemáticas (INAMAT2) de la UPNA. El trabajo se ha publicado en la revista científica 'Journal of Colloid and Interface Science', que lo ha seleccionado como portada del volumen 715.

El estudio se ha centrado en la degradación del 4-nitrofenol, un compuesto tóxico que puede aparecer en residuos industriales y que se utiliza habitualmente como referencia para evaluar la eficacia de nuevos materiales destinados a descontaminar el agua. En las pruebas realizadas, las nanopartículas de carbono modificadas con níquel y hierro por el equipo de la UPNA lograron degradar hasta el 94 % de este compuesto bajo irradiación ultravioleta.Nanopartículas que se activan con luz ultravioleta

Los “carbon dots” son nanopartículas de tamaño muy reducido, formadas principalmente por carbono. En este trabajo, el equipo de la UPNA ha analizado su uso en fotocatálisis, un proceso en el que la luz ultravioleta activa el material y favorece reacciones químicas capaces, en este caso, de descomponer sustancias contaminantes presentes en el agua.

Para mejorar su funcionamiento, las nanopartículas se modificaron con pequeñas cantidades de metales como níquel, hierro y rutenio. Esta incorporación permite cambiar sus propiedades y aumentar su capacidad para favorecer la degradación del contaminante. Según los resultados obtenidos, la combinación de dos metales en una misma nanopartícula mejora la eficiencia del proceso, especialmente, cuando se emplean níquel y hierro. Esta mejora se debe a que ambos metales facilitan la reacción que se produce cuando el material recibe luz ultravioleta, lo que permite que el contaminante se descomponga con mayor eficacia.Un método de síntesis de una sola etapa

Para obtener las nanopartículas, el equipo utilizó un procedimiento hidrotermal de una sola etapa. Este método permite formar el material calentando una disolución en un recipiente cerrado y en condiciones controladas. Como resultado, se obtuvieron partículas estables en agua y con capacidad de emitir luz, una propiedad que ayuda a estudiar su comportamiento durante el proceso de degradación del contaminante.

El trabajo comparó tres tipos de nanopartículas: sin dopar, dopadas con elementos no metálicos y modificadas con metales. Los mejores resultados correspondieron a las partículas con níquel y hierro, que mostraron una actividad superior a la de las demás combinaciones ensayadas. También se observó actividad en las nanopartículas con rutenio y hierro, aunque con menor rendimiento.