EE.UU.: Estudiantes diseñan filtro de bajo costo para eliminar el plomo del agua

Cuando la pandemia obligó a las escuelas a la enseñanza en remoto, Rebecca Bushway, profesora de ciencias del área de Washington, planteó a sus alumnos una ambiciosa tarea: diseñar y construir un filtro de plomo de bajo coste que se fije a los grifos y elimine el metal tóxico.

Gracias a la impresión en 3D y a la química de nivel de bachillerato, el equipo ya tiene un prototipo funcional: una carcasa de filtro de 7.5 centímetros de alto hecha de plástico biodegradable, que esperan sacar al mercado por un dólar cada una.

"La ciencia es sencilla", dijo Bushway a la AFP en una reciente visita a la Barrie Middle and Upper School, en los suburbios de Maryland, donde hizo una demostración del filtro en acción.

"Pensé: 'Tenemos estas impresoras 3D. ¿Y si hacemos algo así?".

Bushway ha presentado el prototipo en cuatro conferencias, incluida la prestigiosa reunión de primavera de la Sociedad Americana de Química, y planea seguir adelante con un artículo en una revista revisada por expertos.

Hasta 10 millones de hogares estadounidenses todavía reciben agua a través de tuberías, cuya exposición es especialmente perjudicial durante la infancia.

El metal, que elude una defensa clave del organismo conocida como barrera hematoencefálica, puede causar una pérdida permanente de las capacidades cognitivas y contribuir a problemas psicológicos que agravan los ciclos de pobreza duraderos.

El grave problema de contaminación descubierto en Flint, Michigan, en 2014 es quizá el desastre reciente más famoso, pero el envenenamiento por plomo está muy extendido y afecta de forma desproporcionada a los afroestadounidenses y otras minorías, explica Nia Frederick, miembro del equipo de Barrie.

"Y creo que es algo en lo que podemos ayudar", dijo.

Los daños del envenenamiento por plomo se conocen desde hace décadas, pero las presiones de la industria del plomo impidieron que se tomaran medidas significativas hasta las últimas décadas.

La administración del presidente Joe Biden ha prometido miles de millones de dólares de una ley de infraestructuras para financiar la eliminación de todas las tuberías de plomo del país en los próximos años, pero hasta que eso suceda, la gente necesita soluciones ahora.

As bajo la manga

La idea de Bushway era usar la misma reacción química empleada para restaurar el suelo contaminado: exponer el plomo disuelto al polvo de fosfato de calcio produce un fosfato de plomo sólido que se queda dentro del filtro, junto con el calcio libre inocuo.

El filtro tiene un as bajo la manga: hay un reservorio de un químico llamado yoduro de potasio debajo del fosfato de calcio.

Cuando el fosfato de calcio se agota, el plomo disuelto reacciona con el yoduro de potasio, lo que hace que el agua se torne amarilla, una señal de que es hora de cambiar el filtro.

El estudiante Wathon Maung pasó meses diseñando la carcasa en un software de impresión 3D, pasando por muchos prototipos. "Lo genial de esto es que era una especie de pequeño rompecabezas que tenía que resolver", dijo.

El fosfato cálcico se aglutinaba dentro del filtro, aletargando la reacción. Pero Maung descubrió que incorporando biseles hexagonales podía asegurar el flujo del agua y evitar la formación de grumos.

El resultado es un flujo de unos 9 litros por minuto, la velocidad normal a la que el agua sale de un grifo.

Luego, el equipo de Barrie quisiera incorporar un instrumento llamado espectrofotómetro que detectará el amarillamiento del agua incluso antes de que sea visible para el ojo humano y encenderá una pequeña luz LED de aviso.

Paul Frail, un ingeniero químico que no participó en el proyecto, dijo que el grupo "merece un crédito increíble" por su trabajo, que combina conceptos de química general con la impresión 3D para diseñar un producto novedoso.

Sin embargo, agregó que el filtro necesitaría más pruebas con instrumentos de cromatografía iónica que suelen estar disponibles en universidades o laboratorios de investigación, así como un estudio de mercado para determinar la demanda.

Bushway confía en que existe un nicho. Los sistemas de ósmosis inversa que cumplen la misma función cuestan entre cientos y miles de dólares, mientras que los filtros de bloques de carbón disponibles por unos 20 dólares tienen que cambiarse cada pocos meses, es decir, más frecuentemente que el filtro de su grupo.

"Estoy orgullosa, de aquí a la luna, de estos estudiantes", dijo Bushway, agregando que el grupo esperaba trabajar con socios para terminar el diseño y producirlo a escala.