Cada año en Francia, la contaminación del aire es responsable de varias decenas de miles de muertes. Entre los compuestos más contaminantes, los compuestos orgánicos volátiles (COV) son moléculas como los hidrocarburos, alcoholes, aldehídos..., que se volatilizan con mucha facilidad y se encuentran en la atmósfera. Debido a su toxicidad y persistencia en el medio ambiente, es primordial limitar sus emisiones u optimizar su destrucción.
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Los métodos convencionales de eliminación de COV - oxidación térmica, adsorción o condensación - presentan límites importantes en términos de eficacia, coste o impacto ambiental. Una alternativa prometedora consiste en utilizar enzimas, estos catalizadores biológicos capaces de transformar específicamente ciertos contaminantes.
Sin embargo, su puesta en práctica se enfrenta a un desafío mayor: muchos COV son hidrófobos, es decir, se disuelven mal en el agua, medio en el que las enzimas están activas y que necesitan para sobrevivir. Entonces resulta difícil hacer interactuar eficazmente los contaminantes y las enzimas, a menos que se logre tender un puente entre estos dos mundos.
Esto es lo que acaban de lograr científicos del Instituto de Ciencias Químicas de Rennes (CNRS/Universidad de Rennes/ENSCR/INSA Rennes), en colaboración con socios internacionales (Universidad de Khalifa, Emiratos Árabes Unidos). El primer paso, perfectamente dominado, consiste en transferir los COV del aire a una fase orgánica líquida por la cual muestran afinidad.
Los científicos han desarrollado luego una membrana original (Janus) que servirá de interfaz entre los dos medios no miscibles: cara hidrófoba, la fase orgánica que contiene los contaminantes a eliminar, e injertadas en la cara hidrófila, las enzimas susceptibles de eliminarlos (Figura). Este dispositivo permite así poner en contacto los COV presentes en la fase orgánica y las enzimas, sin tener que mezclar las dos fases.
© Katarzyna Knozowska.
Probado con el fenol, un contaminante modelo común, este sistema de membrana enzimática elimina hasta el 74% en diez horas. Otra ventaja: las enzimas inmovilizadas en la membrana pueden reutilizarse durante varios ciclos, lo que mejora considerablemente la durabilidad del proceso. Los científicos también han mostrado que la estructura de la membrana favorece la transferencia de contaminantes entre las dos fases manteniendo su separación, una condición esencial para garantizar la eficacia del dispositivo.
Este estudio muestra el potencial de las membranas Janus como reactores enzimáticos para el tratamiento de COV hidrófobos. Combinando la captura y la degradación de contaminantes en un mismo dispositivo, este enfoque abre el camino a procesos más compactos, selectivos y respetuosos con el medio ambiente.
Redactor: Christophe CARTIER DIT MOULIN