Un proyecto impulsado por un equipo de investigación de la Facultad de Matemática, Astronomía, Física y Computación (Famaf) de la UNC (Universidad Nacional de Córdoba), desarrolló un filtro de agua capaz de sensar el agua y, mediante inteligencia artificial, adaptarse para retener selectivamente minerales, bacterias o metales pesados, según se requiera.
A su vez, como utiliza machine learning, podrá aprender de los datos recabados y autorregularse frente a cambios inesperados en la composición del líquido.
La iniciativa ya alcanzó un nivel de madurez tecnológica TLR 3 (Technological Readiness Level), que corresponde a una prueba de concepto validada experimentalmente.
La información fue publicada por el portal UNCiencia de la UNC.
La clave del proyecto se encuentra “en un compuesto especial logrado a partir de grafito y otros elementos que se mantienen bajo secreto industrial. Los sucesivos tratamientos generan una combinación única entre ellos y logran que sus propiedades se potencien mutuamente. Esa sinergia habilita la función dual de sensado y filtrado”.
Según explica el informe, “la meta del grupo de desarrollo es lograr una plataforma ultrasensible, portátil, fácil de aplicar y con propiedades antimicrobianas. La idea es que pueda ser utilizada en sistemas de purificación del agua y actuar tanto a escalas micro como nanométricas”.
El proyecto integra el catálogo 2024 de UNC Innova, el certamen que organiza la Secretaría de Innovación y Vinculación Tecnológica de la UNC y reconoce las propuestas más innovadoras de base científico-tecnológica de esta casa de altos estudios.
CÓMO FUNCIONA
El corazón del filtro es un compuesto generado a partir de una combinación estratégica entre óxidos metálicos y derivados del grafeno, ambos inertes y biocompatibles, ampliamente utilizados en el campo de la medicina y la remediación ambiental. En el sector industrial, estos óxidos metálicos se aplican como cubierta protectora sobre distintas superficies.
Los derivados del grafeno, en tanto, se obtienen a partir de grafito en polvo, similar al que se comercializa en las ferreterías para uso doméstico. A este material, se le agregan ácidos para desencadenar una reacción química llamada “oxidación”.
Durante ese proceso de oxidación, se forman grupos que contienen oxígeno e hidrógeno sobre el sustrato basado en átomos de carbono. La extracción de esos “grupos funcionales”, como se los conoce, deja cicatrices en la matriz carbonosa. Pero lejos de ser perjudiciales, representan una oportunidad para el filtrado: los espacios vacíos son energéticamente ideales para atraer contaminantes o bacterias.
La plataforma posee un tercer componente que permanece bajo secreto industrial y es el encargado de provocar modificaciones en la superficie de la propia plataforma para aumentar su capacidad de retención.
También destaca que “una de las características únicas del grafeno es su versatilidad para adecuar sus propiedades fisicoquímicas ante el cambio en variables como el voltaje, temperatura, pH, luminosidad, fluorescencia, salinidad, y saturación de oxígeno, entre otras”.
Sigue diciendo que “en los nanofiltros inteligentes, esas variables serán registradas y analizadas por un microchip con inteligencia artificial para determinar con precisión qué elementos se encuentran en suspensión en el agua”.
Por otro lado, el equipo de investigación trabaja actualmente en la construcción de una base de datos que sirva como puntapié inicial: una radiografía de todo lo que podría llegar a encontrarse en el líquido analizado. Esa “biblioteca” de información habilitará correlacionar distintas variables y ejecutar un análisis estadístico, de manera de asociar ciertas combinaciones de variables a contaminantes concretos.
A partir de ello, el uso de herramientas de machine learning permitirá que el microchip conserve registros históricos de los distintos procesos de sensado y aprender de ellos. De esa manera, podrá identificar elementos presentes, aun cuando no tenga registro previo de él. A partir de esa información, ese diminuto “cerebro” accionará los mecanismos para activar la retención de patógenos, bacterias o elementos contaminantes.
EL EQUIPO
El equipo de investigación está integrado por Noelia Bajales Luna (Física), Nicolás Martín (Física), Candelaria Martínez (Biotecnología), Agustina Crucianelli (Biología) y Sofía Sena (Biotecnología).