Esponjas de aluminio servirían para remediar derrames de petróleo

Los derrames de petróleo pueden ocurrir por fallas en la operación o por manipulación ilegal y generan desastres de gran magnitud, como el ocurrido en 2018 en Santander, que dejó más de 2.400 animales muertos y más de 1.000 especies de árboles afectadas.

Según la Empresa Colombiana de Petróleos (Ecopetrol), entre enero y mayo de 2024 ocurrieron 76 incidentes (entre operativos y ocasionados por terceros) que implicaron el derrame de 8,4 barriles de hidrocarburos, eventos a los que se suman los hurtos de miles de barriles al año, de los cuales más del 70 % terminan derramados por el trasiego o la falta de sello hidráulico en las válvulas.

“Estos accidentes afectan los cuerpos de agua y ponen en riesgo el equilibrio de los ecosistemas, y aunque existen herramientas para recoger el crudo, estas suelen ser eficientes solo a pequeña escala, o requieren de contextos muy precisos, como estar en un área remota o cubierta de hielo”, explica Laura Carolina Álvarez Gil, magíster en Ingeniería Mecánica de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Medellín.

Entre las técnicas tradicionales está la combustión en el lugar, el bombeo o descarga de agua, la aplicación de dispersantes y la biorremediación, que aunque es ambientalmente sostenible es inefectiva a gran escala y puede producir metabolitos tóxicos. “Por eso proponemos un método distinto que utiliza ‘metales celulares’ selectivos, que por ser porosos funcionan como esponjas”.

Para esto, la investigadora revisó la bibliografía relacionada con el tema y encontró que, aunque se habían probado “esponjas” de níquel o de cobre, estas terminaban siendo muy costosas, y por el tamaño de sus poros resultaban efectivas solo para algunos tipos de hidrocarburos. “Decidimos entonces probar el aluminio, ya que sus propiedades son más favorables en cuanto a densidad, precio y temperatura de fusión, entre otras”, agrega la magíster Álvarez.

Cómo se fabrican las “esponjas” de aluminio

El aluminio es un material prometedor porque es reciclable, cuesta entre 20 y 30 veces menos que los demás empleados en investigaciones similares, y se puede modificar para que su superficie tenga afinidad hacia sustancias apolares (que no interactúan con el agua), haciéndolo adecuado para remover selectivamente materiales contaminantes del agua.

La investigadora explica que “este nuevo trabajo se basó en los estudios adelantados por los grupos de investigación Biomecánica e Ingeniería de Rehabilitación, y Física de Nuevos Materiales, en los que fabricaron esponjas de aluminio para disipar la energía por colisiones y aligerar estructuras. Nosotros hicimos algunas modificaciones y optimizamos algunos parámetros para lo que teníamos en mente”.

“Una de las mejoras que hicimos con los expertos de la Universidad Pontificia Bolivariana (UPB) fue modificar la superficie del material para que el agua no pudiera atravesarlo pero el aceite sí, para lo cual hicimos unos ataques químicos con hidróxido de sodio, que eliminan una capa externa, y luego sumergimos el material en un ácido carboxílico, que deja unas terminales orgánicas en él, afines con el aceite”.

Este trabajó estuvo dirigido por el profesor Juan Fernando Ramírez Patiño, adscrito al Departamento de Ingeniería Mecánica de la UNAL Sede Medellín, y codirigido por la docente Patricia Fernández Morales, de la UPB.

Puesto a prueba: separar agua y aceite

Para obtener la forma de “esponja” se utiliza una preforma soluble que demarca los poros, que en este caso fue de granos de sal marina de distintos tamaños. “Inicialmente llevamos el aluminio a un horno hasta que alcanzara su punto de fusión; luego hicimos el ‘vaciado’, dejamos enfriar, desmoldamos y maquinamos para darle su forma final”, explica.

El resultado se probó mediante un proceso de imbibición, que implica sumergir la esponja en agua o en aceite para observar qué tanto líquido retiene. “La suspendimos en el aire y evaluamos cuánto peso perdía de agua o de aceite y a qué velocidad, y observamos que retenía por más tiempo el aceite que el agua”.

Así mismo, la esponja se puso en la boca de una manguera de succión, a través de la cual se hizo pasar la mezcla y se obtuvo una retención del 99 % del aceite. “Aunque las pruebas principales las hicimos con aceite mineral, también probamos con gasolina y crudo, y obtuvimos resultados igual de favorables, lo que nos permitió comprobar que cuanto más viscoso sea el líquido más lenta será la captación, por lo que a futuro se pueden analizar distintos tamaños de poro”, puntualizó.

Así, este método se establece como una alternativa viable para resolver problemas asociados con derrames de hidrocarburos. Investigaciones posteriores se podrían enfocar en maximizar las propiedades deseables del aluminio o calcular la eficiencia y el caudal de separación en función del tiempo, por ejemplo.