Desarrollados por ingenieros del MIT, los filtros creados con ramas de árbol han demostrado ser eficaces para conseguir agua potable en la India.
Créditos de la foto: NR Fuller, Sayo Studio
Los filtros desarrollados por ingenieros del MIT han mostrado ser eficaces para filtrar E. coli y rotavirus, la causa más común de enfermedad diarreica. En pruebas en la India, eliminaron más del 99 por ciento de ambos contaminantes.
La base de los filtros hechos de rama de árboles
En la parte joven de la madera (albura), la que corresponde a los últimos anillos de crecimientos del árbol, los conductos que transportan la savia (Xilema) están conectados entre sí formando una tupida membrana. Y esta estructura es la que sirve como una malla eficaz para filtrar impurezas del agua.
El interior de los árboles que no florecen, como el pino y el ginkgo, tienen en su albura una auténtica malla formada por los conductos que extraen el agua del suelo y lo distribuyen al resto del árbol. Los conductos del xilema están interconectados a través de membranas delgadas que actúan como tamices naturales, filtrando las burbujas del agua y la savia.
Los poros son mucho más pequeños que varios contaminantes presentes en el agua, como el polvo, las bacterias y los protozoos
Estos conductos están interconectados entre sí a través de poros presentes en sus paredes laterales. Estos poros varían en tamaño desde unos pocos nanómetros en las angiospermas hasta unos pocos cientos de nanómetros en las gimnospermas. Son mucho más pequeños que varios contaminantes presentes en el agua, como el polvo, las bacterias y los protozoos.
Desarrollo en el MIT
Ingenieros del MIT han investigado la capacidad de filtrado natural de la albura y han fabricado filtros simples a partir de secciones transversales peladas de ramas jóvenes.
Han demostrado que pueden filtrar patógenos como E. coli y rotavirus en pruebas de laboratorio, y que son eficaces para eliminar bacterias de manantiales, grifos y aguas subterráneas contaminados.
Los filtros leñosos purifican el agua después de almacenarse en forma seca durante al menos dos años.
Así se hacen:
Precaución: ¡Confirme que el árbol no sea venenoso! Por ejemplo, el tejo es venenoso y no debe usarse. Siga las precauciones de seguridad durante el corte. No se recomienda beber agua de filtros caseros a menos que estén sujetos a las medidas de control de calidad adecuadas y cumplan con las normas de seguridad.
Asegúrese de que el filtro esté hecho de madera verde y se mantenga húmedo durante todo el experimento
- Una sección de rama de un árbol que no florece (como pino, cedro, etc.), de al menos 0,5 cm de grosor
2. Manguera / tubo para montar la rama
3. Abrazadera para sellar la rama dentro de la manguera / tubo
4. Alimente la solución para probar el filtro (podría usar agua sucia o crear su propia solución de alimentación agregando polvo al agua limpia, diluyendo yogur, etc.)
El vídeo muestra cómo puede crear filtros y también ilustra una actividad de demostración. Más info en la página web de código abierto del MIT.
Probado en la India
Los investigadores llevaron sus técnicas a India, donde hicieron filtros de xilema a partir de árboles nativos y probaron los filtros con usuarios locales. El sistema purifica el agua a una velocidad de un litro por hora.
Sus resultados, se han publicado en Nature Communications.
Los coautores del estudio de Karnik son la autora principal Krithika Ramchander y Luda Wang del Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT, y Megha Hegde, Anish Antony, Kendra Leith y Amy Smith del MIT D-Lab.
Cómo hacer el filtro más duradero
Coloca el trozo de la rama del árbol en agua caliente. Después, en etanol. Por último, unos minutos al microondas y tendrás un filtro para el agua.
En sus estudios anteriores sobre el xilema, Karnik y sus colegas encontraron que la capacidad de filtrado natural del material leñoso también tenía algunas limitaciones naturales. A medida que la madera se secaba, las membranas en forma de tamiz de las ramas comenzaban a adherirse a las paredes, reduciendo la permeabilidad del filtro o la capacidad de permitir que el agua fluyera. Los filtros también parecían «autobloquearse» con el tiempo, acumulando materia leñosa que obstruía los conductos.
Sorprendentemente, dos tratamientos simples superaron ambas limitaciones. Al remojar pequeñas secciones transversales de albura en agua caliente durante una hora, luego sumergirlas en etanol y dejarlas secar, Ramchander descubrió que el material conservaba su permeabilidad, filtrando el agua de manera eficiente sin obstruirse. Su filtrado también podría mejorarse adaptando el grosor de un filtro de acuerdo con su tipo de árbol.
Los investigadores cortaron y trataron pequeñas secciones transversales de pino blanco de las ramas alrededor del campus del MIT y demostraron que los filtros resultantes mantuvieron una permeabilidad comparable a los filtros comerciales, incluso después de haber sido almacenados hasta dos años, extendiendo significativamente la vida útil de los filtros.
Los investigadores también probaron la capacidad de los filtros para eliminar contaminantes como E. coli y rotavirus, la causa más común de enfermedad diarreica. Los filtros tratados eliminaron más del 99 por ciento de ambos contaminantes, un nivel de tratamiento de agua que cumple con la categoría de “ protección integral de dos estrellas ” establecida por la Organización Mundial de la Salud.
En India, fabricaron filtros de pinos nativos y los probaron, junto con filtros hechos de árboles de ginkgo en los EE. UU. con fuentes locales de agua potable. Estas pruebas confirmaron que los filtros eliminaron eficazmente las bacterias que se encuentran en el agua local.
Con información de más de 1,000 usuarios potenciales en toda la India, diseñaron un prototipo de un sistema de filtración simple, equipado con un receptáculo en la parte superior que los usuarios pueden llenar con agua. El agua fluye por un tubo de 1 metro de largo, a través de un filtro de xilema y sale a través de un pico controlado por válvula. El filtro de xilema se puede cambiar a diario o semanalmente, según las necesidades del hogar.
El equipo está explorando formas de producir filtros de xilema a escalas más grandes, con recursos disponibles localmente y de una manera que alentaría a las personas a practicar la purificación del agua como parte de su vida diaria, por ejemplo, proporcionando filtros de reemplazo a precios asequibles y de pago por uso.
“Los filtros de xilema están hechos de materiales económicos y abundantemente disponibles, que podrían estar disponibles en las tiendas locales, donde la gente puede comprar lo que necesita, sin requerir una inversión inicial como es típico para otros cartuchos de filtro de agua”, dice Karnik. «Por ahora, hemos demostrado que los filtros de xilema proporcionan un rendimiento realista».
