El Estanque Reflectante del Monumento a Lincoln es tratado con ‘nanoburbujas’. ¿Qué son y cómo funcionan?
The Lincoln Memorial Reflecting Pool is treated with ‘nanobubbles’. What are they and how do they work?
Nanobubbles are invisible, mysteriously stable, a thousand times thinner than a human hair, and surprisingly versatile.
Las nanoburbujas son invisibles, misteriosamente estables, mil veces más delgadas que un cabello humano y sorprendentemente versátiles.
As the United States approaches 250th birthday celebrations on July 4, Washington DC’s monuments, statues and fountains are being prepared to put on a show.
A medida que Estados Unidos se acerca a las celebraciones de su 250 aniversario el 4 de julio, los monumentos, estatuas y fuentes de Washington D.C. están siendo preparados para un gran evento.
However, renovations of the Lincoln Memorial Reflecting Pool haven’t gone to plan.
Sin embargo, las renovaciones de la Piscina Reflectante del Monumento a Lincoln no salieron según lo planeado.
Soon after the renovations were complete, an algal bloom turned the pool’s water a slimy green. Officials are in a hurry to address the issue and, among other treatments, deployed ozone nanobubble technology to clean the water.
Poco después de que las renovaciones terminaran, una floración de algas tiñó el agua de la piscina de un verde viscoso. Los funcionarios están apurados por resolver el problema y, entre otros tratamientos, desplegaron tecnología de nanoburbujas de ozono para limpiar el agua.
But what are nanobubbles and why would they be used to address an algal bloom?
Pero, ¿qué son las nanoburbujas y por qué se utilizarían para abordar una floración de algas?
What are nanobubbles?
¿Qué son las nanoburbujas?
Nanobubbles, also known as ultrafine bubbles, are gas-filled bubbles with diameters typically around 100 nanometres. That makes each nanobubble about one thousandth of the thickness of a human hair.
Las nanoburbujas, también conocidas como burbujas ultrafinas, son burbujas llenas de gas con diámetros que suelen rondar los 100 nanómetros. Esto hace que cada nanoburbuja tenga aproximadamente una milésima del grosor de un cabello humano.
When deployed with specialised equipment that injects gases like air, ozone or oxygen into water, nanobubbles occur in enormous numbers – typically around 10 billion nanobubbles for each teaspoon of water. Despite their huge numbers, solutions of nanobubbles look and feel just like water.
Cuando se despliegan con equipos especializados que inyectan gases como aire, ozono u oxígeno en el agua, las nanoburbujas ocurren en números enormes: típicamente alrededor de 10 mil millones de nanoburbujas por cada cucharadita de agua. A pesar de su gran cantidad, las soluciones de nanoburbujas se ven y se sienten exactamente como el agua.
Looking at a glass of water with nanobubbles, you would not know they’re there. Yet they have remarkable properties that are used in a number of technologies, including water treatment.
Al mirar un vaso de agua con nanoburbujas, no sabrías que están allí. Sin embargo, tienen propiedades notables que se utilizan en una variedad de tecnologías, incluido el tratamiento de agua.
Nanobubbles are surprisingly stable
Las nanoburbujas son sorprendentemente estables
A fundamental rule is that the pressure inside a bubble – any bubble – is always greater than its surroundings. And the smaller the bubble, the greater the pressure within the bubble.
Una regla fundamental es que la presión dentro de una burbuja —cualquier burbuja— siempre es mayor que la de su entorno. Y cuanto más pequeña sea la burbuja, mayor será la presión en su interior.
A typical nanobubble can have an internal pressure as high as 15 atmospheres. That’s the same pressure a diver experiences during a deep dive to a depth of 150 metres.
Una nanoburbuja típica puede tener una presión interna de hasta 15 atmósferas. Es la misma presión que experimenta un buzo durante una inmersión profunda a una profundidad de 150 metros.
How much a gas can dissolve into a given liquid increases with pressure. Because of this, you’d expect that nanobubbles, once produced, should rapidly dissolve in much less than a second. However, research has shown that nanobubbles can last for hours, days and even weeks.
La cantidad de gas que puede disolverse en un líquido dado aumenta con la presión. Debido a esto, se esperaría que las nanoburbujas, una vez producidas, se disolvieran rápidamente en mucho menos de un segundo. Sin embargo, la investigación ha demostrado que las nanoburbujas pueden durar horas, días e incluso semanas.
Why nanobubbles are so surprisingly stable remains a mystery and the subject of much research. But their strange longevity is also what makes them very useful, because nanobubbles can be produced, stored and used before they disappear.
Por qué las nanoburbujas son tan sorprendentemente estables sigue siendo un misterio y objeto de mucha investigación. Pero su extraña longevidad es también lo que las hace muy útiles, ya que las nanoburbujas pueden producirse, almacenarse y utilizarse antes de desaparecer.
Nanobubbles last a long time
Las nanoburbujas duran mucho tiempo
The small size of nanobubbles provides other advantages too. Small bubbles have very little buoyancy, allowing them to remain in solution for a long time. In comparison, larger bubbles rise quickly to the surface and burst. You can see this at the beach when a wave breaks – the bubbles that form the whitewater typically disappear in less than ten seconds.
El pequeño tamaño de las nanoburbujas también proporciona otras ventajas. Las burbujas pequeñas tienen muy poco poder de flotación, lo que les permite permanecer en solución durante mucho tiempo. En comparación, las burbujas más grandes suben rápidamente a la superficie y estallan. Esto se puede ver en la playa cuando rompe una ola: las burbujas que forman el agua espumosa suelen desaparecer en menos de diez segundos.
If you need to dissolve a lot of gas into solution, this long residence time is very important – it prevents the gas from being lost to the atmosphere, and as we already noted, the high internal pressure of the nanobubbles increases gas solubility.
Si necesita disolver una gran cantidad de gas en solución, este largo tiempo de residencia es muy importante: evita que el gas se pierda en la atmósfera y, como ya señalamos, la alta presión interna de las nanoburbujas aumenta la solubilidad del gas.
Another advantage – because nanobubbles are so tiny, they have a very large surface area. In many industries, such as mineral processing or waste-water treatment, the surface area of larger bubbles is used to collect materials dispersed in a liquid. A process known as froth flotation is used to purify millions of tons of minerals in Australia each year.
Otra ventaja es que, debido a que las nanoburbujas son tan diminutas, tienen una superficie muy grande. En muchas industrias, como el procesamiento de minerales o el tratamiento de aguas residuales, se utiliza el área superficial de las burbujas más grandes para recolectar materiales dispersos en un líquido. Un proceso conocido como flotación por espuma se utiliza para purificar millones de toneladas de minerales en Australia cada año.
Similarly, the surfaces of nanobubbles can be used as highly effective, environmentally friendly cleaning agents, replacing the use of detergents such as soap.
De manera similar, las superficies de las nanoburbujas pueden utilizarse como agentes limpiadores altamente efectivos y respetuosos con el medio ambiente, reemplazando el uso de detergentes como el jabón.
As you can see, nanobubbles have a diverse range of applications. Oxygen nanobubbles even increase yields when nanobubble water is used on crops and in fish farms, possibly by concentrating nutrients.
Como puede ver, las nanoburbujas tienen una diversa gama de aplicaciones. Incluso las nanoburbujas de oxígeno aumentan los rendimientos cuando se utilizan en cultivos y granjas acuícolas, posiblemente al concentrar nutrientes.
How do nanobubbles keep algae at bay?
¿Cómo mantienen los nanoburbujas alejado del alga?
Green algae, such as the type found in the Lincoln Memorial Reflecting Pool, thrive in still or slow-flowing water with abundant sunlight.
Las algas verdes, como el tipo encontrado en la Piscina de Reflexión del Monumento a Lincoln, prosperan en agua estancada o de flujo lento con abundante luz solar.
In water treatment, nanobubbles are used primarily to oxygenate water. This promotes the growth of aerobic bacteria which consume organic nutrients, outcompeting the algae and promoting a healthy aquatic environment.
En el tratamiento de agua, las nanoburbujas se utilizan principalmente para oxigenar el agua. Esto promueve el crecimiento de bacterias aeróbicas que consumen nutrientes orgánicos, compitiendo con las algas y fomentando un ambiente acuático saludable.
Nanobubbles can also be used to deliver ozone gas, which is a highly reactive, toxic gas composed of three oxygen atoms. Ozone plays an essential role in the stratosphere in shielding Earth from ultraviolet rays, but it plays a very different role in water treatment.
Las nanoburbujas también pueden utilizarse para suministrar gas ozono, que es un gas altamente reactivo y tóxico compuesto por tres átomos de oxígeno. El ozono desempeña un papel esencial en la estratosfera al proteger a la Tierra de los rayos ultravioleta, pero juega un papel muy diferente en el tratamiento de agua.
Ozone reacts with organic materials in water and will therefore break down and kill the algae and nutrients. However, ozone nanobubbles also attack and kill the favourable aerobic bacteria.
El ozono reacciona con los materiales orgánicos del agua y por lo tanto descompondrá y matará las algas y los nutrientes. Sin embargo, las nanoburbujas de ozono también atacan y matan a las bacterias aeróbicas beneficiosas.
The strong action of ozone nanobubble treatment is highly suitable for the treatment of heavily contaminated water – for example, if it contains animal waste.
La fuerte acción del tratamiento con nanoburbujas de ozono es muy adecuada para el tratamiento de agua altamente contaminada, por ejemplo, si contiene desechos animales.
In the case of the Lincoln Memorial, ozone nanobubbles can quickly resolve an algal bloom, but that comes at the cost of removing aerobic bacteria which could naturally keep the algae in check.
En el caso del Monumento a Lincoln, las nanoburbujas de ozono pueden resolver rápidamente una proliferación de algas, pero esto conlleva la eliminación de bacterias aeróbicas que podrían mantener las algas bajo control de forma natural.
This would then make the pool susceptible to later algal blooms if measures are not taken to prevent a reoccurrence, such as preventing the build-up of nutrients the algae depend on.
Esto haría que la piscina fuera susceptible a futuras proliferaciones de algas si no se toman medidas para prevenir una recurrencia, como evitar la acumulación de nutrientes de los que dependen las algas.
The Reflecting Pool at the heart of Washington, DC is now set to be drained again to remedy the rapidly peeling new coating and the algae bloom. It remains to be seen what colour the water will end up being in time for July 4, and whether authorities will switch to oxygen nanobubbles to promote a healthier ecosystem in the water.
La Piscina de Reflexión en el corazón de Washington, D.C., está programada para ser drenada nuevamente para remediar el recubrimiento nuevo que se descascara rápidamente y la proliferación de algas. Queda por verse qué color tendrá el agua para el 4 de julio, y si las autoridades cambiarán a nanoburbujas de oxígeno para promover un ecosistema más saludable en el agua.
Vince Craig has previously received funding from the Australian Research Council.
Vince Craig ha recibido previamente financiación del Consejo Australiano de Investigación.
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Noura Alzaidan recibe financiación de la Autoridad Pública para la Educación y Capacitación Aplicadas (PAAET) en Kuwait.
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