Columnas Celulares Bioinspiradas con Gradiente de Porosidad y Actividad Fotocatalítica para Limpieza del Agua: Una Revisión Divulgativa
DOI:
https://doi.org/10.56845/terys.v5i2.734Palabras clave:
biomimética, columnas celulares, fotocatálisis, contaminantes orgánicos, manufactura aditivaResumen
La escasez de agua para consumo humano y la inadecuada gestión de aguas residuales se han intensificado a niveles críticos a nivel mundial. De acuerdo con el Programa Ambiental de las Naciones Unidas (UNEP), para el 2050 la demanda para consumo humano podría ser hasta 30% mayor en comparación de la actual. Así también, UNEP señala que, a nivel mundial, más del 80 % de las aguas residuales generadas por la sociedad sean vertidas al medio ambiente sin tratar (United Nations Environment Programme, 2018). Entre estas aguas residuales pueden encontrarse colorantes, fármacos, pesticidas y otros contaminantes orgánicos, que pueden permanecer en ríos, lagos y efluentes aún después de tratamientos convencionales. En este sentido, el desarrollo de métodos novedosos de manufactura, la nanotecnología y la biomimética, convergen para explorar tecnologías de remediación hídrica adaptables y eficientes. El objetivo de esta revisión es analizar el potencial de los dispositivos para la remoción de contaminantes en agua con columnas celulares bioinspiradas. La manufactura aditiva proporciona una plataforma de fabricación capaz de obtener formas complejas, por ejemplo, estructuras celulares con gradientes de tamaño, ideales para la creación de columnas con diseños bioinspirados. En el caso de la nanotecnología, partículas como el dióxido de titanio aportan actividad fotocatalítica a estas estructuras. La biomimética aporta el diseño desde la inspiración de la naturaleza, donde se pueden encontrar mecanismos que, adaptados al entorno, resultan en soluciones a problemas de ingeniería. De esta manera, la integración de estas tres áreas del conocimiento resulta en soluciones como filtros para remoción de contaminantes. En estos sistemas, el diseño bioinspirado modifica la distribución del flujo, el tiempo de residencia y la interacción del contaminante con la superficie fotocatalítica.
Citas
Beaufort, J. (s. f.). Las abejas obreras en el panal [Fotografía]. PublicDomainPictures.net. CC0/Public Domain. https://www.publicdomainpictures.net/es/view-image.php?image=171929&picture=worker-bees-on-honeycomb
du Plessis, A., & Broeckhoven, C. (2022). Functional synergy of biomimicry and additive manufacturing: Toward a bio-enhanced engineering approach. En Biomimicry for materials, design and habitats: Innovations and applications (pp. 269–289). Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-821053-6.00013-8 DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-821053-6.00013-8
Hoang, V. (2016). Running tap [Fotografía]. Wikimedia Commons. CC0 1.0 Universal. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Tap-gb0fe5d2cc_1920.jpg
Jyoti, Mariani, M., Nanni, F., Mazzuca, C., & Bragaglia, M. (2026). Influence of infill geometry on the degradation performance of 3D printed TiO₂ photocatalytic filters. Ceramics International, 52(1), 722–734. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2025.11.372 DOI: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2025.11.372
Kaur, B., Singh, P., Thakur, S., Singh, A., Chaudhary, V., Kumar, N., Khan, A. A. P., Rub, M. A., Azum, N., & Raizada, P. (2025). Harnessing 3D printing for tailored TiO₂ structures redefining organic pollutant degradation. Journal of Environmental Chemical Engineering, 13(2), 116042. https://doi.org/10.1016/j.jece.2025.116042 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jece.2025.116042
Mohamadpour, F., & Amani, A. M. (2024). Photocatalytic systems: Reactions, mechanism, and applications. RSC Advances, 14(29), 20609–20645. https://doi.org/10.1039/D4RA03259D DOI: https://doi.org/10.1039/D4RA03259D
Mpongwana, N., & Rathilal, S. (2022). A review of the techno-economic feasibility of nanoparticle application for wastewater treatment. Water, 14(10), 1550. https://doi.org/10.3390/w14101550 DOI: https://doi.org/10.3390/w14101550
Nian, J., Huang, Z., Zhao, Y., & Liu, K. (2026). Biomimetic spiral-reinforced honeycomb for integrated energy absorption under complex loading scenarios. Biomimetics, 11(4), 277. https://doi.org/10.3390/biomimetics11040277 DOI: https://doi.org/10.3390/biomimetics11040277
Paiu, M., Lutic, D., Favier, L., & Gavrilescu, M. (2025). Heterogeneous photocatalysis for advanced water treatment: Materials, mechanisms, reactor configurations, and emerging applications. Applied Sciences, 15(10), 5681. https://doi.org/10.3390/app15105681 DOI: https://doi.org/10.3390/app15105681
Raut, A. (2007). Polluted water at Dakshinkali [Fotografía]. Flickr. CC BY-NC-SA 2.0. https://www.flickr.com/photos/ankraut/538294558/
Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales. (2018). Informe de medio ambiente: Agua. https://apps1.semarnat.gob.mx:8443/dgeia/informe18/tema/pdf/Cap6_Agua.pdf
Swamy, K. R., Shyamala, G., Gurugubelli, T. R., Ravindran, G., & Bathula, B. (2026). Recent advancements of wastewater treatment by photocatalysis: A comprehensive review. iScience, 29(6), 116088. https://doi.org/10.1016/j.isci.2026.116088 DOI: https://doi.org/10.1016/j.isci.2026.116088
United Nations Environment Programme. (2018, 22 de marzo). World Water Day 2018: The answer is in nature. https://www.unep.org/events/un-day/world-water-day-2018-answer-nature
United Nations Human Settlements Programme, & World Health Organization. (2021). Progress on wastewater treatment: Global status and acceleration needs for SDG indicator 6.3.1. https://iris.who.int/server/api/core/bitstreams/740e80a2-ab5b-449d-a368-a97d6f01bd10/content
Zendeli, A., Bui, M., Fischer, L., Ghasem-Zadeh, A., Schima, W., & Seeman, E. (2021). High cortico-trabecular transitional zone porosity and reduced trabecular density in men and women with stress fractures. Journal of Clinical Medicine, 10(5), 1123. https://doi.org/10.3390/jcm10051123 DOI: https://doi.org/10.3390/jcm10051123
Zhang, X., Jiang, L., Yan, X., Wang, Z., Li, X., & Fang, G. (2023). Regulated multi-scale mechanical performance of functionally graded lattice materials based on multiple bioinspired patterns. Materials & Design, 226, 111564. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2022.111564 DOI: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2022.111564
Zhao, X., Yu, X., Naz, S., Zhussupova, A., Kalyon, D. M., & Erisken, C. (2026). Longitudinal and radial microgradients in porosity and canal diameter in femur bone and its implications for bone regeneration and bone repair implants. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 14, 1789149. https://doi.org/10.3389/fbioe.2026.1789149 DOI: https://doi.org/10.3389/fbioe.2026.1789149
Zhao, Y., Bouffier, L., Xu, G., Loget, G., & Sojic, N. (2022). Electrochemiluminescence with semiconductor (nano)materials. Chemical Science, 13(9), 2528–2550. https://doi.org/10.1039/D1SC06987J DOI: https://doi.org/10.1039/D1SC06987J
Zhou, S., & Ding, J. (2025). Utilize natural forces in water treatment through 3D-printed structures: From purification to clean energy. Advanced Materials, 37(50), e09185. https://doi.org/10.1002/adma.202509185 DOI: https://doi.org/10.1002/adma.202509185
Descargas
Archivos adicionales
Publicado
Cómo citar
Número
Sección
Licencia
Derechos de autor 2026 Juventino López Barroso, Eduardo Enrique Pérez Ramírez, Cynthia Graciela Flores Hernández, Maylu Guadalupe Romero Sánchez, Gabriela Pineda-Chacón

Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución 4.0.
Los autores conservan los derechos de autor de sus trabajos y conceden a la revista Tendencias en Energías Renovables y Sustentabilidad (TERYS) el derecho de primera publicación.
Los artículos se publican bajo la licencia Creative Commons Atribución 4.0 Internacional (CC BY 4.0), que permite compartir y adaptar el material para cualquier propósito, incluso comercial, siempre que se otorgue el crédito adecuado a los autores y a la revista.
Los autores pueden depositar la versión publicada del artículo en repositorios institucionales o páginas personales, siempre citando la publicación original en TERYS.
Derechos de autor © D.R. Asociación Latinoamericana de Desarrollo Sustentable y Energías Renovables A. C.,