El sistema creat per l’equip de l’ICRA permet eliminar els PFAS i altres contaminants emergents del medi aquàtic amb un cost entre 60 i 120 vegades més econòmic i de forma sostenible, sense utilitzar reactius químics.

La recerca està liderada per la invetigadora de l’ICRA, Jelena Radjenović, que precissament avui rebrà el Premi Nacional de Recerca al Talent Jove 2021.

La investigació s’emmarca en el projecte europeu Electron4water

El desenvolupament d’elèctrodes nanoestructurats d’esponja de grafè per al tractament de l’aigua és la nova tecnologia patentada per l’equip d’investigadors de l’ Institut Català de Recerca de l’Aigua (ICRA), que no utilitza productes químics i és entre 60 i 120 vegades més econòmica que altres processos electroquímics. Aquests elements nanotecnològics permeten, per primera vegada, un tractament electroquímic dels contaminants persistents de l’aigua sense produir compostos tòxics provinents de l’oxidació del clorur, la qual cosa és la principal limitació dels materials d´elèctrodes existents.

La recerca forma part del projecte europeu Electron4water que lidera Jelena Radjenović, professora d’investigació ICREA a l’ICRA, que serà guardonada avui dimarts 7 de juny amb el Premi Nacional de Recerca al Talent Jove 2021, atorgat pel Govern de la Generalitat i la Fundació Catalana per a la Recerca i la Innovació (FCRI).

Una de les principals preocupacions a nivell mundial és la seguretat en el subministrament d’aigua a causa del canvi climàtic i la presència de substàncies altament tòxiques i persistents com els compostos perfluoroalquilats (PFAS) en medis aquàtics. “En la cerca de les noves tecnologies per eliminar els PFAS i altres contaminants emergents, els processos electroquímics ofereixen molts avantatges respecte a altres processos d’oxidació avançada. Utilitza només el corrent sense afegir reactius químics i alhora té la capacitat de tractar aigua de qualsevol origen, des de l’aigua de l’aixeta fins a efluents industrials, o el fet de trencar els enllaços carbono-flúor, C-F, un dels enllaços químics més forts, superant un dels obstacles més grans presentats en processos avançats d’oxidació” – explica Jelena Radjenović. No obstant això, l’aplicació massiva d’aquests processos ha estat limitada, en part, per l’elevat cost dels elèctrodes, que va dels 3.000€ als 6.000€ per m² i per la generació dels subproductes clorats d’alta toxicitat a causa de l’oxidació de clorur durant el tractament, ió que es troba a totes les aigües.

Aquestes limitacions desapareixen amb els avenços aconseguits per l’equip de l’ICRA. Les esponges de grafè desenvolupades ofereixen notables avantatges respecte als materials actualment utilitzats en elèctrodes comercials. El cost de la producció d’aquest material és molt més baix:  menys de 50€ per m², fet que el fa altament atractiu per a aplicació a gran escala. A més, el procés de síntesi és fàcilment escalable i permet la funcionalització de l´esponja per atreure i degradar certs grups dels contaminants orgànics, augmentant així l´eficiència del procés a les matrius complexes.

Per a Jelena Radjenović, “Els nous sistemes electroquímics són la gran revolució de la gestió i tractament d’aigües (que també anomenen water 4,0). És un gran avenç cap a la implementació dels tractaments d’aigua descentralitzats en lloc del sistema actual que impera des de fa 100 anys. En un futur, per exemple, tindrem tractaments i reutilització d’aigua directament en edificis o polígons d’empreses, en comptes de disposar només del sistema d’aigua residual i potable de les EDARs o ETAPs. I es podrà adequar al creixement de la població o abastir àrees més remotes”.

En aquest sentit, Jelena insistia en recordar els avantatges del sistema electroquímic: “Funcionen només amb el corrent i es poden acoblar fins i tot a panells solars fàcilment. No requereixen l’afegiment de reactius químics i no hi ha despeses de producció, emmagatzematge, transport i manipulació, són petits de mida (tenen un disseny modular) i es poden automatitzar fàcilment”.

El Govern de la Generalitat i la Fundació Catalana per a la Recerca i la Innovació (FCRI) han guardonat la Dra. Jelena Radjenović, professora d’investigació ICREA i investigadora de l’Institut Català de Recerca de l’Aigua (ICRA) on dirigeix el projecte europeu Electron4water, amb el Premi Nacional de Recerca al Talent Jove 2021.

Els Premis Nacionals de Recerca reconeixen i reflecteixen les diverses facetes tant de l’activitat investigadora

Els Premis Nacionals de Recerca reconeixen i reflecteixen les diverses facetes tant de l’activitat investigadora com de les iniciatives de comunicació i divulgació científica, de mecenatge científic i de cooperació pública i privada en projectes d’R+I a Catalunya. La categoria Premi Nacional de Recerca al Talent Jove té com a finalitat estimular i reconèixer l’esforç dels joves investigadors i de les joves investigadores del sistema català de recerca i innovació que hagin contribuït durant la seva trajectòria professional a l’avenç d’una disciplina científica en qualsevol dels seus àmbits. Així mateix, s’hi valoraran altres aspectes com ara la transferència de tecnologia i l’impacte social de les seves recerques.

En el cas de la Dra. Jelena Radjenović, el guardó se li concedeix per al seu treball en el projecte Electron4water per al desenvolupament d’elèctrodes nanoestructurats d’esponja de grafè de baix cost pel tractament de l’aigua. Aquests nous elements permeten, per primera vegada, un tractament electroquímic dels contaminants persistents, tòxics i cancerígens de l’aigua, com són per exemple composts perfluorats, i sense produir subproductes tòxics típicament observats en tractaments electroquímics usant materials comercials.

Perfil biogràfic de Jelena Radjenović

Jelena Radjenović (Belgrad, Sèrbia, 1980) és professora d’investigació ICREA i investigadora de l’Institut Català de Recerca de l’Aigua (ICRA) de Girona, on treballa des de novembre de 2014. És llicenciada en Enginyeria Bioquímica i Biotecnologia per la Universitat de Belgrad (2004) i doctora en Química Ambiental per la Universitat de Barcelona (2009) amb distinció cum laude, havent treballat, de 2009 a 2014, al prestigiós Advanced Water Management Centre (AWMC) de Universitat de Queensland (Austràlia). És experta en el tractament químic i electroquímic avançat d’aigües residuals, eliminació de contaminants orgànics i inorgànics, centrant-se en la recerca de la interfície d’electroquímica i nanotecnologia.