Un equipo de investigadores coreanos ha desarrollado un filtro de aire reutilizable que imita el funcionamiento de la nariz humana al atrapar partículas mediante una capa muy fina de aceite, similar al moco nasal. Este nuevo filtro, conocido como PRO (por particle-removing oil-coated), logra mejoras de eficiencia de entre un 10 % y un 30 % respecto a los filtros convencionales, prolonga la vida útil del dispositivo hasta duplicarla e incluso reduce el consumo energético de los sistemas HVAC en alrededor de un 20 %. Gracias a las fuerzas capilares creadas por esa fina lámina de aceite, las partículas quedan fijadas con más fuerza que si dependieran solo de fuerzas de van der Waals, lo que evita que sean resuspendidas cuando el flujo de aire cambia de dirección. En este artículo se explica su funcionamiento, sus ventajas técnicas, sus aplicaciones y los desafíos que plantea su adopción generalizada.

Inspiración biológica: cómo la nariz nos enseña a filtrar

La nariz humana cumple una función básica e imprescindible: actúa como primer filtro del aire que respiramos. En su estructura hay vellos nasales recubiertos de moco capaces de atrapar polvo, polen, esporas y otras partículas contaminantes antes de que lleguen a los pulmones. Esa captura no depende únicamente de fuerzas microscópicas de atracción, sino de una interacción física entre la sustancia viscosa y las partículas presentes.

Los investigadores que han diseñado el filtro PRO tomaron esta estrategia como punto de partida: recubrir las fibras de los filtros con una capa líquida estable que favorezca la adhesión permanente de partículas. En lugar de depender exclusivamente de las fuerzas de van der Waals (cuya magnitud suele estar en escalas de nanonewtons o menos), este enfoque introduce fuerzas capilares que pueden alcanzar el orden de micronewtons, lo que multiplica la fijación de partículas frente a los métodos tradicionales. Según explica el artículo publicado en The Brighter Side News, este diseño se inspira directamente en la fisiología nasal humana.

Para lograrlo, los científicos modificaron químicamente las fibras del filtro mediante polymer brushes y luego aplicaron un aceite compatible, como el de silicona, que se adhiere de forma uniforme sin obstruir los poros. Esa capa debe ser muy delgada —lo suficiente para no aumentar la resistencia al paso del aire— pero al mismo tiempo capaz de generar una tensión superficial que atrape partículas incluso bajo corrientes de aire reversas o cambiantes. En ensayos descritos por Chemical & Engineering News, este recubrimiento permite que el filtro mantenga un caudal de aire similar al de un filtro convencional, pero con una eficiencia superior del 10 % al 30 %, sin aumentar la caída de presión.

Ventajas técnicas del filtro PRO

Eficiencia mejorada y control de resuspensión

Una de las limitaciones de los filtros tradicionales es que bajo corrientes de aire cambiantes (por ejemplo, cuando el ventilador se detiene momentáneamente o hay flujo inverso), algunas partículas pueden desprenderse y regresar al aire, fenómeno conocido como “resuspensión”. Con la capa aceitosa del diseño PRO, esa resuspensión se suprime gracias a las fuerzas capilares que actúan en múltiples direcciones.

En pruebas de viento multidireccional, incluso cuando el aire circula en sentido opuesto, el filtro PRO mantiene la captura de partículas, mientras que los filtros convencionales liberan buena parte de las que habían retenido, tal como detalla C&EN.

Vida útil extendida y menor obstrucción

Los filtros estándar acumulan partículas en capas que estrechan los poros, lo que aumenta la caída de presión y obliga a consumir más energía para mantener el flujo de aire. En el diseño PRO, las partículas se agrupan cerca de la fibra recubierta con aceite de forma compacta, sin formar estructuras ramificadas que obstruyan los poros. Esto reduce la resistencia y permite que el filtro dure más tiempo. En pruebas realizadas, la vida útil se duplicó frente a los filtros convencionales, según The Brighter Side News.

Ahorro energético

Manteniendo el mismo caudal de aire y reduciendo la caída de presión, los sistemas HVAC equipados con filtros PRO pueden ahorrar hasta un 20 % de energía. El diseño aprovecha mejor la dinámica del aire sin incrementar el consumo eléctrico. Además, el filtro puede funcionar en entornos con flujos naturales de aire, aprovechando corrientes ambientales sin necesidad de ventiladores activos, lo que abre la puerta a su uso en espacios exteriores o semiabiertos.

Reutilización y mantenimiento

A diferencia de los filtros desechables, el PRO es reutilizable. Cuando el aceite se satura de partículas, basta con lavar el filtro o renovar la capa de aceite para recuperar su eficiencia original. Esta característica lo convierte en una alternativa más sostenible y económica a largo plazo, reduciendo residuos sólidos y emisiones derivadas de la fabricación de nuevos filtros.

Aplicaciones potenciales

El producto principal presentado, el sistema PRO (Particle-Removing Oil-Coated Filter), está diseñado para integrarse en sistemas de ventilación y climatización (HVAC), pero sus posibles aplicaciones son amplias. Podría instalarse en estaciones de metro, túneles, fábricas, vehículos de transporte público o espacios al aire libre donde las corrientes de aire sean irregulares.

La resistencia del PRO a los cambios de dirección del flujo de aire lo hace especialmente útil en entornos donde los filtros convencionales pierden eficacia. Además, su capacidad de limpieza y reuso lo vuelve atractivo para proyectos de purificación sostenible en edificios con certificaciones energéticas o en infraestructuras verdes.

Retos, comparativas y perspectivas futuras

Uno de los principales desafíos en el desarrollo de filtros es optimizar la eficiencia sin incrementar excesivamente la resistencia al paso del aire. En el PRO, ese equilibrio depende del grosor del recubrimiento de aceite. Si es demasiado espeso, aumenta la caída de presión; si es demasiado fino, se pierde adherencia. Controlar esa capa con precisión micrométrica y garantizar su estabilidad en el tiempo requiere técnicas avanzadas de fabricación y control de calidad.

Para que el sistema PRO sea comercialmente viable, debe poder producirse en masa e integrarse con los filtros actuales. Los procesos de modificación superficial de polímeros y aplicación uniforme del aceite deben ser rápidos, reproducibles y de bajo coste. Además, la elección del aceite —su viscosidad, estabilidad térmica y resistencia a la oxidación— será crucial para determinar la durabilidad del sistema.

Este enfoque bioinspirado no está solo. Investigaciones paralelas han desarrollado filtros auto-limpiantes basados en redes cerámicas con grafeno (Graphene-Enhanced Ceramic Networks), capaces de regenerarse mediante calentamiento por encima de los 300 °C, destruyendo contaminantes y microorganismos acumulados. Dichos filtros alcanzan una eficiencia del 95 % y pueden reutilizarse numerosas veces sin degradación, según estudios publicados en arXiv.

Otro ejemplo lo encontramos en diseños de filtros inspirados en la anatomía nasal animal, con canales sinuosos que inducen flujos turbulentos y mejoran la probabilidad de captura sin aumentar la caída de presión. En estas propuestas se ha demostrado que la presión diferencial puede ser menor que en los filtros comerciales, manteniendo una alta eficiencia de bloqueo de partículas. Véase la publicación de arXiv para más detalles técnicos.

Para garantizar el éxito práctico del PRO, se deben considerar variables como la temperatura, la humedad (que puede alterar la viscosidad del aceite), el envejecimiento químico del recubrimiento, las rutinas de limpieza y sustitución, y la compatibilidad con marcos o estructuras de filtros existentes.

Será necesario además validar su rendimiento en entornos reales —desde oficinas hasta estaciones industriales— y cuantificar los ahorros reales de energía y mantenimiento frente a los filtros convencionales. Solo así se determinará su verdadera competitividad en el mercado.

Reflexiones finales

El filtro PRO demuestra cómo la observación de mecanismos biológicos puede conducir a soluciones técnicas eficaces. Inspirándose en el funcionamiento de la nariz humana, los investigadores han logrado diseñar un sistema más eficiente, duradero y reutilizable, que podría transformar la manera en que se gestionan los flujos de aire en entornos urbanos e industriales.

Si las pruebas a gran escala confirman los resultados de laboratorio, este tipo de filtros podría integrarse en edificios inteligentes, transporte público y fábricas, reduciendo significativamente el consumo energético y los residuos derivados del mantenimiento.

La investigación abre, en definitiva, una vía prometedora para combinar bioinspiración y eficiencia energética en la purificación del aire, demostrando que la naturaleza sigue siendo una fuente de ingeniería avanzada.