electroforesis

La electroforesis es la separación física de moléculas mediante la aplicación de un campo eléctrico a través de un medio conductor. Cuando se introducen partículas cargadas en una solución amortiguadora y se conectan electrodos en los extremos opuestos, esas partículas migran hacia el electrodo de carga opuesta. La velocidad de migración depende de la densidad de carga de la partícula, su tamaño y la intensidad del campo. En el trabajo de energía y servicios públicos, este principio es más importante en el tratamiento del agua, donde los sólidos suspendidos y los contaminantes tienen cargas eléctricas que pueden manipularse para ayudar a la separación y purificación.

El medio en sí es crítico. Para el trabajo de laboratorio y analítico, los geles como la agarosa o la poliacrilamida son estándar: las moléculas se mueven a través de los poros a velocidades determinadas por su relación carga-masa y la resistencia de la matriz del gel. En el tratamiento industrial del agua, el medio suele ser el agua misma o una solución electrolítica especialmente preparada. La intensidad del campo eléctrico se mide en voltios por centímetro. Las intensidades de campo en el trabajo analítico oscilan entre 5 y 15 V/cm; la remediación electrocinética industrial o el pulido de agua pueden operar con gradientes mucho más bajos para evitar el calentamiento y las reacciones químicas no deseadas.

En el sector de los servicios públicos aparecen dos variantes principales. La deposición electroforética utiliza la electroforesis para mover partículas cargadas hacia un sustrato, recubriéndolas o concentrándolas; esto se utiliza en algunos sistemas avanzados de tratamiento de agua para depositar sólidos coagulados. El tratamiento electrocinético aplica la electroforesis en el suelo y el agua subterránea, donde un campo eléctrico impulsa los contaminantes iónicos y la humedad a través del material contaminado hacia los electrodos de extracción. Ambos explotan el mismo principio físico, pero a escalas y plazos muy diferentes.

Límites prácticos y efectos secundarios

El proceso genera calor. La corriente que fluye a través de la resistencia del medio produce calentamiento Joule proporcional a I2R. En espacios confinados o soluciones de alta conductividad, las temperaturas aumentan rápidamente, lo que puede desnaturalizar proteínas, causar reacciones no deseadas o incluso hervir el medio. También puede ocurrir la electroendósmosis, el flujo masivo de líquido hacia un electrodo, que interfiere con la separación si no se controla. En la electroforesis en gel analítica, esto se maneja mediante la elección del tampón y la geometría del campo; en la remediación de campo, a menudo es una ventaja para mover el agua.

El nombre refleja su mecanismo: del griego electron, ámbar (la fuente histórica de carga estática), y phoresis, transporte o llevar. El término entró en el vocabulario científico en el siglo XIX cuando los investigadores investigaron los efectos eléctricos en partículas coloidales y moléculas biológicas. Hoy en día sigue siendo fundamental tanto para la biología molecular de laboratorio como para los procesos a escala industrial en la purificación del agua, donde a menudo funciona junto con la coagulación convencional y la filtración por membrana en lugar de reemplazarlas.