Abstract

La modificación de membranas de osmosis reversa compuestas de capa fina (TFC-OR) mediante la adición de nanopartículas (NPs) basadas en metales con características antimicrobianas, han demostrado mejorar la resistencia de la membrana a la incrustación biológica (biofouling). Si bien existen reportes sobre el efecto tóxico de las nanopartículas de cobre hacia microorganismos (MO), los mecanismos específicos y su incidencia en la membrana de OR no están claros. El objetivo del trabajo es reconocer y estudiar los principales mecanismos biocidas de las nanopartículas de cobre. Una vez identificados, se estudiaron sus efectos para 3 tipos de NPs de cobre (Cu, CuO y Oligómeros de Cu formados in situ) sobre membranas modificadas y se contrastó con su capacidad biocida al incubarlas en conjunto a un MO tipo. Con los resultados obtenidos, se planteó un modelo matemático que relaciona los parámetros de diseño de la membrana modificada con su toxicidad. Los resultados indican que las vías biocidas se dan por 2 rutas: liberación de iones desde las membranas y contacto directo de las NPs con los MO. La liberación de iones de cobre está dada por un control difusional ya que las nanopartículas se encuentran embebidas en la membrana de OR, pero, al encontrarse repartidas de manera homogénea, aumentan su capacidad de liberación de iones respecto a las NPs en solución, que tienden a aglomerarse. Si bien todas las NPs estudiadas logran una inhibición superior al 99% en las primeras 4h, las CuO-NPs mostraron una inhibición prolongada mayor respecto al control que los otros tipos de cobre, acompañado por un tiempo de vida superior de las NPs en la membrana. Se concluye que el modelo vincula características de diseño de las NPs con su capacidad biocida y, en particular, los resultados sugieren que CuMPD presenta un mejor desempeño que los otros cobres estudiados.