El problema de la contaminación del agua es una nota cotidiana, tan común que se piensa carente de novedad. Si bien es un problema muy serio, el mayor peligro es el visualizarlo como algo habitual, pues no se percibe la exorbitante cantidad de daños y muertes que genera año con año.
Incontables son los esfuerzos realizados por parte de científicos y tecnólogos para intentar frenar las fuentes de contaminación y remediar los sitios afectados pero, ¿qué pasaría si esos esfuerzos se vieran potenciados por el aprovechamiento del tamaño en las herramientas que utilizamos para limpiar el agua? Hablamos de herramientas que, gracias a la nanotecnología, nos permiten abarcar una superficie como la del campo del estadio de Wembley, el Maracaná o el Azteca en apenas unos cuantos gramos de polvo.
Existen muchas tecnologías que, por diversos métodos, logran atrapar y/o remover contaminantes del agua. Un ejemplo es el proceso de adsorción, mediante el cual se acumula el contaminante que deseamos eliminar en la superficie de un material particular [1].
En la actualidad se han desarrollado novedosos materiales con propiedades que incrementan el desempeño de los adsorbentes. La clave ha sido obtener materiales con una porosidad tan alta que, en una cucharada con menos de 10 gramos, podemos tener un área superficial equivalente a un campo de futbol.
Lo anterior permite colocar, dentro de sus poros, pequeñas nanopartículas de compuestos afines al contaminante que son capaces de atraparlo y eliminarlo del agua. De esta manera, se consigue dar tratamiento a grandes volúmenes del vital líquido con muy poco material. Además, se trata de un proceso sencillo, económico y selectivo que no genera más contaminación.
¿Cómo son los materiales que alcanzan estas superficies tan altas? Su secreto está en la porosidad, pues se fabrica una partícula con muchos canales, con un diámetro tan diminuto que es nanométrico.
Si recurrimos a la naturaleza entendemos que la partícula de adsorbente sería una colmena donde habitan las abejas, y los pequeños canales son el equivalente a la construcción de sus panales. De hecho, el arreglo de los huecos de un panal de abejas es de tipo hexagonal, el mismo que existe en materiales porosos conocidos como SBA-15 y MCM-41.
Estas estructuras porosas consisten en poros cilíndricos con diámetros de alrededor de 6 nanómetros, de manera que el área disponible no sólo es la del área exterior de la partícula, sino que adiciona el área de las paredes interiores de cada poro o cilindro.
El nombre SBA-15 hace referencia a una estructura de sílice amorfa obtenida en la Universidad de Santa Bárbara, en California (Santa Bárbara Amorfa, SBA), y sus aplicaciones destacan como soportes en catálisis, separación de gases y adsorbentes de contaminantes ambientales [2].
En el Centro de Física Aplicada y Tecnología Avanzada de la UNAM, Campus Juriquilla, trabajamos en adaptaciones y mejoras al material poroso SBA-15 con el objetivo de incorporar, en toda esa superficie del material, nanopartículas adsorbentes para eliminar metales pesados de cuerpos de agua contaminados.
Los metales pesados son elementos con alta toxicidad y que con relativa facilidad se disuelven en los cuerpos de agua. Tan peligrosos son estos contaminantes que a nivel internacional se han establecido límites máximos para su presencia en agua potable. Dichos valores van de 1 millonésima parte de un gramo por cada litro de agua, en el caso del mercurio; 10 millonésimas de gramo por litro de agua para el plomo y el arsénico, y hasta 50 de estas unidades en lo que respecta al cromo.
Estas cantidades tan pequeñas de esos metales pesados son suficientes para ocasionar problemas de salud como lesiones en la piel, malestares estomacales y otros más graves como afecciones a órganos vitales e incluso el desarrollo de diversos tipos de cáncer [3].
Tomemos como ejemplo al arsénico, un peligro que ronda entre nosotros. Si bien es cierto que el arsénico se halla de manera natural en algunos tipos de suelo, la sobreexplotación de cuerpos de agua y las actividades mineras han contribuido a la acumulación de este elemento en pozos de regiones como la Comarca Lagunera y la zona del Bajío (incluyendo Querétaro).
Las concentraciones (reportadas por Conagua) que se han encontrado en pozos de estas regiones del país representan un peligro si se consume el agua regularmente y pueden provocar una toxicidad aguda [4], pues el arsénico se absorbe fácilmente en los tejidos y fluidos del cuerpo humano, acumulándose y generando severos daños en la salud a mediano y largo plazo.
Más que un problema etiquetado como ambiental de “agua contaminada” que afecta a los ecosistemas, nos enfrentamos a un problema severo de salud, de economía y que puede llegar a convertirse en uno de seguridad nacional.
De acuerdo con el reporte del 2019 de la Alianza Global en Salud y Contaminación (GAHP por sus siglas en inglés), la contaminación ambiental en el mundo generó más muertes al año que las asociadas al consumo de tabaco, o al consumo de drogas y alcohol, incluso a las relacionadas con guerras y violencia [5]. No obstante, además de las muertes, existe un gran número de personas que padecen enfermedades desarrolladas por este problema, representando un costo significativo para las economías locales, nacionales y global.
El desarrollo de materiales porosos con nanopartículas como adsorbentes es una de las importantes aportaciones que, desde la ciencia y la ingeniería, se realizan en beneficio de la sociedad, de los ecosistemas y el medio ambiente.
Como se comentó, el problema a atacar es más que “agua contaminada”, y su solución involucra conocimientos de muchas áreas a través de proyectos multidisciplinarios, generando un impacto positivo en la salud, la economía y el ambiente.
Referencias
[1] Bolisetty, S., Peydayesh, M., & Mezzenga, R. (2019). Sustainable technologies for water purification from heavy metals: review and analysis, 48(2). https://doi.org/10.1039/c8cs00493e
[2] Kumar, P., & Guliants, V. V. (2010). Periodic mesoporous organic–inorganic hybrid materials: Applications in membrane separations and adsorption. Microporous and Mesoporous Materials, 132(1-2), 1–14.
[3] Guías para la calidad del agua potable, volumen 1, Organización Mundial de la Salud, Tercera edición, 2006, 408 pp.
[4] Water quality map, Caminos de agua, consultado en: https://caminosdeagua.org/en/water-quality-map
[5] Pollution and Health Metrics: Global, Regional and Country Analysis, GAHP, 2019, https://gahp.net/wp-content/uploads/2019/12/PollutionandHealthMetrics-final-12_18_2019.pdf
Excelente trabajo, felicidades por el artículo y a la Dra. por su clara exposición.
El gran esfuerzo de los Científicos ha logrado que las soluciones a la contaminación cada vez estén mucho más la alcance de los Gobiernos, el problema es que no les importa mucho, porque implementarlas a tiempo, antes de que los problemas se vuelvan tragedias, no es lo suficientemente Visible para ganar simpatía y Votos.
Exijamos que se aprovechen los avances a tiempo, y que no dejen que “El próximo” lidie con las consecuencias, porque los Gobiernos se van pero nosotros seguimos aquí…
Felicidades a la Sra. Viviana Palos . Muy interesante su artículo y muy informativo.