Nanotecnología al rescate del agua: innovación en la degradación de colorantes

Autores/as

  • Pamela Ortega Sánchez Universidad Anáhuac de Querétaro
  • Brenda Itzel Jiménez Muñoz Universidad Tecnológica de Tulancingo
  • Ing. Arlete Yuriana Vázquez García Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico en Electroquímica CIDETEQ
  • Mtro. Alejandro López Amador Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico en Electroquímica
  • Dra. Beatriz Liliana España Sánchez Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico en Electroquímica SC https://orcid.org/0000-0002-6015-6037

DOI:

https://doi.org/10.20983/cienciavital.2025.03.apl.02

Palabras clave:

Nanotecnología, Tratamiento de aguas, Colorantes, Membranas poliméricas

Resumen

La contaminación del agua por colorantes de la industria textil es una grave amenaza ambiental y para la salud, porque estos compuestos son persistentes, tóxicos y difíciles de degradar. Esto afecta la biodiversidad y dificulta el acceso a agua limpia, especialmente en comunidades vulnerables. Se han utilizado membranas de filtración para enfrentar el problema, pero las membranas tradicionales suelen taparse rápidamente y duran poco. Ahora, la nanotecnología (manipulación de la materia a escala nanométrica, es decir, extremadamente pequeña) surge como una alternativa prometedora. Al integrarla en membranas poliméricas (hechas de materiales plásticos), se mejora la eficiencia y la selectividad de filtrado (capacidad de retener contaminantes específicos). Además, estas membranas adquieren propiedades antimicrobianas y se vuelven más duraderas. Materiales como nanopartículas metálicas, óxidos metálicos y nanomateriales de carbono permiten crear membranas “inteligentes” capaces de degradar los colorantes y eliminar microbios. Investigadores de CIDETEQ están desarrollando estas membranas avanzadas para lograr un tratamiento del agua contaminada más sostenible, accesible y eficaz, en beneficio del medio ambiente y la salud de las personas.

Biografía del autor/a

Pamela Ortega Sánchez, Universidad Anáhuac de Querétaro

Estudiante de Ingeniería Ambiental en la Universidad Anáhuac de Querétaro, actualmente en octavo semestre. Participó en un proyecto de investigación en el Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico en Electroquímica (CIDETEQ), enfocado en la degradación de colorantes mediante el uso de membranas poliméricas nanoestructuradas, como parte de sus prácticas profesionales.

Brenda Itzel Jiménez Muñoz, Universidad Tecnológica de Tulancingo

Estudiante de Ingeniería en Nanotecnología. Ha participado en proyectos de investigación sobre el uso de nanomateriales de carbono aplicados como agentes antimicrobianos, así como en el desarrollo de geles con propiedades antimicrobianas.

Ing. Arlete Yuriana Vázquez García, Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico en Electroquímica CIDETEQ

Ingeniera química con maestría en ciencias, especializada en ingeniería ambiental. Actualmente cursa el doctorado en Electroquímica en el Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico en Electroquímica (CIDETEQ), donde desarrolla y estudia materiales semiconductores con aplicaciones fotoelectroquímicas orientadas a la protección del medio ambiente.

Mtro. Alejandro López Amador, Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico en Electroquímica

Ingeniero en Nanotecnología con maestría en ciencias, especializado en ingeniería ambiental. Actualmente cursa el doctorado en Electroquímica en el Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico en Electroquímica (CIDETEQ), donde desarrolla investigación sobre materiales antimicrobianos con aplicaciones terapéuticas.

Dra. Beatriz Liliana España Sánchez, Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico en Electroquímica SC

Química Fármaco Bióloga por la Universidad Autónoma de Coahuila, con especialidad, maestría y doctorado en tecnología de polímeros por el Centro de Investigación en Química Aplicada (CIQA). Realizó un posdoctorado en CINVESTAV Querétaro (2015-2017) y desde 2017 forma parte del Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico en Electroquímica (CIDETEQ), donde actualmente es Investigadora Titular B. Es miembro del Sistema Nacional de Investigadores (nivel 2) y cuenta con 42 publicaciones científicas, 8 patentes nacionales en nanocompuestos poliméricos y un desarrollo tecnológico en síntesis de nanomateriales antimicrobianos. Ha participado en más de 30 congresos nacionales e internacionales y en más de 40 actividades de divulgación científica. En el ámbito formativo, ha dirigido a 32 estudiantes de licenciatura, 13 de posgrado y 1 posdoctorante. Sus líneas de investigación se enfocan en la fabricación de nanomateriales antimicrobianos con aplicaciones biomédicas y en el estudio de los mecanismos de resistencia bacteriana al contacto con estos materiales.

Citas

S. Sudarshan, S. Harikrishnan, G. RathiBhuvaneswari, V. Alamelu, S. Aanand, A. Rajasekar, M. Govarthanan, Impact of textile dyes on human health and bioremediation of textile industry effluent using microorganisms: current status and future prospects, J. Appl. Microbiol. 134 (2023). https://doi.org/10.1093/JAMBIO/LXAC064.

S. Dutta, S. Adhikary, S. Bhattacharya, D. Roy, S. Chatterjee, A. Chakraborty, D. Banerjee, A. Ganguly, S. Nanda, P. Rajak, Contamination of textile dyes in aquatic environment: Adverse impacts on aquatic ecosystem and human health, and its management using bioremediation, J. Environ. Manage. 353 (2024) 120103. https://doi.org/10.1016/J.JENVMAN.2024.120103.

Y. Ahmed, K.R. Dutta, S.N.C. Nepu, M. Prima, H. AlMohamadi, P. Akhtar, Optimizing photocatalytic dye degradation: A machine learning and metaheuristic approach for predicting methylene blue in contaminated water, Results in Engineering 25 (2025) 103538. https://doi.org/10.1016/J.RINENG.2024.103538.

T. Islam, M.R. Repon, T. Islam, Z. Sarwar, M.M. Rahman, Impact of textile dyes on health and ecosystem: a review of structure, causes, and potential solutions, Environ. Sci. Pollut. Res. Int. 30 (2023) 9207–9242. https://doi.org/10.1007/S11356-022-24398-3.

G.A. Kallawar, B.A. Bhanvase, A review on existing and emerging approaches for textile wastewater treatments: challenges and future perspectives, Environ. Sci. Pollut. Res. Int. 31 (2024) 1748–1789. https://doi.org/10.1007/S11356-023-31175-3.

C. Djilani, R. Zaghdoudi, F. Djazi, B. Bouchekima, A. Lallam, A. Modarressi, M. Rogalski, Adsorption of dyes on activated carbon prepared from apricot stones and commercial activated carbon, J. Taiwan Inst. Chem. Eng. 53 (2015) 112–121. https://doi.org/10.1016/J.JTICE.2015.02.025.

C. Zaharia, C.P. Musteret, M.A. Afrasinei, The Use of Coagulation–Flocculation for Industrial Colored Wastewater Treatment—(I) The Application of Hybrid Materials, Applied Sciences 14 (2024) 2184. https://doi.org/10.3390/APP14052184.

Z.U. Zango, K.S. Khoo, A.F. Ali, A.Z. Abidin, M.U. Zango, J.W. Lim, I.A. Wadi, M.H. Eisa, R. Alhathlool, S. Abu Alrub, O. Aldaghri, S. Suresh, K.H. Ibnaouf, Development of inorganic and mixed matrix membranes for application in toxic dyes-contaminated industrial effluents with in-situ treatments, Environ. Res. 256 (2024) 119235. https://doi.org/10.1016/J.ENVRES.2024.119235.

V. Singh, C. Pandit, A. Roy, S. Pandit, A.K. Rai, A. Rani, N. Ranjan, S. Rustagi, S. Malik, Degradation of food dyes via biological methods: A state-of-the-art review, Bioresour. Technol. Rep. 25 (2024) 101780. https://doi.org/10.1016/J.BITEB.2024.101780.

S. Khan, T. Noor, N. Iqbal, L. Yaqoob, Photocatalytic Dye Degradation from Textile Wastewater: A Review, ACS Omega 9 (2024) 21751–21767. https://doi.org/10.1021/ACSOMEGA.4C00887.

A.M. Zafar, A. Naeem, M.A. Minhas, M.J. Hasan, S. Rafique, A. Ikhlaq, Removal of reactive dyes from textile industrial effluent using electrocoagulation in different parametric conditions of aluminum electrodes, Total Environment Advances 9 (2024) 200087. https://doi.org/10.1016/J.TEADVA.2023.200087.

G.P.S. Ibrahim, A.M. Isloor, B. Lakshmi, Synthetic polymer-based membranes for dye and pigment removal, in Synthetic Polymeric Membranes for Advanced Water Treatment, Gas Separation, and Energy Sustainability (2020) 39–52. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-818485-1.00003-4.

S. Robinson, S.Z. Abdullah, P. Bérubé, P. Le-Clech, Ageing of membranes for water treatment: Linking changes to performance, J. Membr. Sci. 503 (2016) 177–187. https://doi.org/10.1016/J.MEMSCI.2015.12.033.

Y. Wei, Y. Zhang, X. Gao, Z. Ma, X. Wang, C. Gao, Multilayered graphene oxide membranes for water treatment: A review, Carbon 139 (2018) 964–981. https://doi.org/10.1016/J.CARBON.2018.07.040.

A. López Amador, A.F. Martínez Ávila, Z.P. Aranda Barrera, M.A. González Reyna, R. Castellanos Espinoza, B.L. España Sánchez, Synthesis of graphene oxide and their incorporation in nanostructured polyethersulfone membranes: Study of antibacterial and dyes adsorption properties, Polym. Compos. 44 (2023) 4309–4323. https://doi.org/10.1002/PC.27411.

Y. Sun, W. Zhang, Q. Li, H. Liu, X. Wang, Preparations and applications of zinc oxide based photocatalytic materials, Advanced Sensor and Energy Materials 2 (2023) 100069. https://doi.org/10.1016/J.ASEMS.2023.100069.

N. Madkhali, C. Prasad, K. Malkappa, H.Y. Choi, V. Govinda, I. Bahadur, R.A. Abumousa, Recent update on photocatalytic degradation of pollutants in waste water using TiO₂-based heterostructured materials, Results in Engineering 17 (2023) 100920. https://doi.org/10.1016/J.RINENG.2023.100920.

S. Korkut, V. Vatanpour, I. Koyuncu, Carbon-based quantum dots in fabrication and modification of membranes: A review, Sep. Purif. Technol. 326 (2023) 124876. https://doi.org/10.1016/J.SEPPUR.2023.124876.

Y. Yu, Z. Zhou, G. Huang, H. Cheng, L. Han, S. Zhao, Y. Chen, F. Meng, Purifying water with silver nanoparticles (AgNPs)-incorporated membranes: Recent advancements and critical challenges, Water Res. 222 (2022) 118901. https://doi.org/10.1016/J.WATRES.2022.118901.

M. Alberto, C. Skuse, M. Tamaddondar, P. Gorgojo, Immobilized graphene oxide-based membranes for improved pore wetting resistance in membrane distillation, Desalination 537 (2022) 115898. https://doi.org/10.1016/J.DESAL.2022.115898.

Z. Hashmi, I.M. Idriss, F. Gapsari, N. Samsuddin, M.R. Bilad, The role of nanomaterials in enhancing membrane-based treatment for emerging contaminants: A review, Sustainable Chemistry for Climate Action 7 (2025) 100092. https://doi.org/10.1016/J.SCCA.2025.100092.

L.N. Nthunya, L. Gutierrez, S. Derese, E.N. Nxumalo, A.R. Verliefde, B.B. Mamba, S.D. Mhlanga, A review of nanoparticle-enhanced membrane distillation membranes: membrane synthesis and applications in water treatment, J. Chem. Technol. Biotechnol. 94 (2019) 2757–2771. https://doi.org/10.1002/JCTB.5977.

A. K, Y. Devarajan, Nanomaterials-Based Wastewater Treatment: Addressing Challenges and Advancing Sustainable Solutions, Bionanoscience 15 (2025) 1–14. https://doi.org/10.1007/S12668-024-01780-8.

V. Vatanpour, H. Rezania, M. Al-Shaeli, A. Khataee, Advances in self-cleaning membranes for effective water and wastewater treatment, Sep. Purif. Technol. 373 (2025) 133539. https://doi.org/10.1016/J.SEPPUR.2025.133539.

S.T. Ahmad, R. Ahmad, H. Shaukat, P.R. Rout, T. Fazal, A. Dumfort, Bioenergy production from wastewater using cost-effective ceramic membranes: a review, Environmental Chemistry Letters 23 (2025) 463–490. https://doi.org/10.1007/S10311-025-01822-X.

R. Castellanos-Espinoza, N. Arjona, B.L. España-Sánchez, Advances in Electrospun Nanostructured Membranes for Wastewater Treatments: Challenges and Opportunities, Environmental Science and Engineering Part F65 (2025) 119–138. https://doi.org/10.1007/978-3-031-48150-5_7.

Descargas

Publicado

29-09-2025

Número

Vol. 3 Núm. 3 (2025): julio-septiembre 2025

Sección

Ciencias Aplicadas

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Derechos de autor 2025 Pamela Ortega Sánchez, Brenda Itzel Jiménez Muñoz, Ing. Arlete Yuriana Vázquez García, Mtro. Alejandro López Amador, Dra. Beatriz Liliana España Sánchez

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