Usando impresión 3D y química de nivel secundario, un equipo de estudiantes y su maestro han producido un prototipo funcional de un filtro asequible y ecológico para eliminar el plomo del agua.
Cuando la pandemia obligó a las escuelas a aprender a distancia, la maestra de ciencias del área de Washington, Rebecca Bushway, encomendó a sus alumnos una tarea ambiciosa: diseñar y construir un filtro de plomo de bajo costo que se fije a los grifos y elimine el metal tóxico.
Usando impresión 3D y química de nivel de escuela secundaria, el equipo ahora tiene un prototipo de trabajo: una carcasa de filtro de tres pulgadas (7,5 centímetros) de altura hecha de plástico biodegradable, que esperan llevar al mercado eventualmente por $ 1 cada uno.
«La ciencia es sencilla», dijo Bushway a la AFP en una visita reciente a la Escuela Intermedia y Superior Barrie en los suburbios de Maryland, donde hizo una demostración del filtro en acción.
«Pensé: ‘Tenemos estas impresoras 3D. ¿Qué pasa si hacemos algo como esto?'».
Bushway ha presentado el prototipo en cuatro conferencias, incluida la prestigiosa reunión de primavera de la Sociedad Estadounidense de Química, y planea avanzar con un artículo en una revista revisada por pares.
Hasta 10 millones de hogares en los EE. UU. aún reciben agua a través de tuberías de plomo, y la exposición es particularmente dañina durante la niñez.
El metal, que evade una defensa clave del cuerpo conocida como la barrera hematoencefálica, puede causar la pérdida permanente de las capacidades cognitivas y contribuir a los problemas psicológicos que agravan los ciclos duraderos de pobreza.
Un grave problema de contaminación descubierto en Flint, Michigan en 2014 es quizás el desastre reciente más famoso, pero el envenenamiento por plomo está muy extendido y afecta de manera desproporcionada a los afroamericanos y otras minorías, explicó Nia Frederick, miembro del equipo de Barrie.
Rebecca Bushmay (derecha), asistida por la estudiante de 18 años Erin Osterman, demuestra el uso del filtro de agua de plomo.
«Y creo que eso es algo con lo que podemos ayudar», dijo.
Los daños del envenenamiento por plomo se conocen desde hace décadas, pero el cabildeo de la industria del plomo impidió una acción significativa hasta las últimas décadas.
La administración del presidente Joe Biden ha prometido miles de millones de dólares de una ley de infraestructura 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.
un truco inteligente
La idea de Bushway fue usar la misma reacción química que se usa para restaurar el suelo contaminado: la exposición del plomo disuelto al polvo de fosfato de calcio produce un fosfato de plomo sólido que permanece dentro del filtro, junto con el calcio libre e inofensivo.
El filtro tiene un ingenioso truco bajo la manga: debajo del fosfato de calcio, hay un depósito de una sustancia química llamada yoduro de potasio.
Rebecca Bushway con estudiantes en su clase de ciencias de la escuela secundaria en Barrie Middle and Upper School, en Silver Spring, Maryland.
Cuando se agota el fosfato de calcio, el plomo disuelto reaccionará con el yoduro de potasio y el agua se volverá amarilla, una señal de que es hora de reemplazar el filtro.
El estudiante Wathon Maung pasó meses diseñando la carcasa en un software de impresión 3D, revisando muchos prototipos.
«Lo bueno de esto es que es una especie de pequeño rompecabezas que tenía que resolver», dijo.
El fosfato de calcio se acumulaba dentro del filtro, lo que ralentizaba la reacción. Pero Maung descubrió que al incorporar biseles hexagonales podía asegurar el flujo de agua y evitar la formación de grumos.
El resultado es un caudal de dos galones (nueve litros) por minuto, el caudal normal al que sale agua de un grifo.
A continuación, al equipo de Barrie le gustaría incorporar un instrumento llamado espectrofotómetro que detectará el color amarillo del agua incluso antes de que sea visible para el ojo humano y luego encenderá una pequeña luz LED de advertencia.
Hasta 10 millones de hogares en los EE. UU. aún reciben agua a través de tuberías de plomo, y la exposición es particularmente dañina durante la niñez.
Paul Frail, un ingeniero químico que no participó en el trabajo, dijo que el grupo «merece una cantidad increíble de crédito» por su trabajo, combinando conceptos generales de química con impresión 3D para diseñar un producto novedoso.
Sin embargo, agregó que el filtro necesitaría más pruebas con instrumentos de cromatografía iónica que generalmente están disponibles en universidades o laboratorios de investigación, así como estudios de mercado para determinar la demanda.
Bushway confía en que hay un nicho. Los sistemas de ósmosis inversa que cumplen la misma función cuestan de cientos a miles de dólares, mientras que los filtros de bloque de carbón disponibles por alrededor de $20 tienen que ser reemplazados cada pocos meses, más a menudo que el filtro de su grupo.
«Estoy increíblemente orgulloso de estos estudiantes», dijo Bushway, y agregó que el grupo esperaba trabajar con socios para finalizar el diseño y producirlo a escala.
Estudiantes de secundaria desarrollan un filtro económico para eliminar el plomo del agua del grifo
© 2022 AFP
Citación: Los estudiantes de secundaria de EE. UU. diseñan un filtro de bajo costo para eliminar el plomo del agua (22 de mayo de 2022) consultado el 22 de mayo de 2022 en https://phys.org/news/2022-05-high-schoolers-low-cost-filter.html
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