.png "Blog_Mexico_subir (1).png")
Por: Cristina del Carmen Torres Duarte (Ciatej)
Imagina algo pequeño, tan pequeño que no lo puedes ver ni bajo un microscopio convencional, tan diminuto que equivale a la milésima parte del grosor de un cabello. De esa magnitud estamos hablando cuando nos referimos a los nanomateriales, que se caracterizan porque, al menos, una de sus dimensiones se ubica entre uno y 100 nanómetros, esto es, la millonésima parte de un milímetro.
Por su tamaño tan pequeño, los nanomateriales tienen propiedades únicas y diferentes a las de los elementos de los que forman parte cuando se presentan en escalas que podemos percibir con nuestros sentidos. Por ejemplo, el carbono, que en su forma pura lo conocemos como grafito o diamante, se vuelve un material superconductor si se encuentra como grafeno, o un elemento súper resistente y ligero en su forma de nanotubos de carbono.
Por sus propiedades únicas, los nanomateriales han revolucionado la ciencia y la tecnología ayudando a la miniaturización de nuestros dispositivos electrónicos y generando alternativas increíbles en tratamientos médicos contra el cáncer. En ese sentido, las ciencias ambientales también están siendo revolucionadas por la nanotecnología, abriendo un mundo de posibilidades para la eliminación de contaminantes, ya sea utilizando los nanomateriales puros o recubiertos.
En la Unidad de Tecnología Ambiental del Ciatej, sede Guadalajara, en colaboración con la Universidad de California Santa Bárbara (UCSB), estamos trabajando en el uso de nanomateriales magnéticos que permitan la adsorción de contaminantes presentes en el Lago de Chapala.
Nuestras nanopartículas magnéticas se encuentran recubiertas por surfactantes (también llamados tensoactivos o detergentes, es decir, sustancias que reducen la tensión superficial en un fluido) que, a su vez, están confinadas por una capa de sílice; esto permite que los contaminantes sean adsorbidos en la superficie de la nanopartícula, y, haciendo uso de un campo magnético, las nanopartículas pueden ser retiradas del agua. Lo mejor de todo es que las nanopartículas, una vez que se hayan saturado, se pueden lavar con solventes suaves como alcohol para ser reutilizadas. Estas partículas se han llamado Mag-PCMAs por sus siglas en inglés (Magnetic Permanently Confined Micelle Arrays).
Las Mag-PCMAs fueron diseñadas por el grupo del doctor Arturo Keller, nuestro colaborador en la UCSB; Keller desde hace más de 10 años ha trabajado en la optimización de las condiciones para la síntesis de las Mag-PCMAs, además de probar diferentes surfactantes que hacen posible la adsorción de gran variedad de contaminantes; sus estudios a escala laboratorio han demostrado que las Mag-PCMAs pueden adsorber, de manera selectiva, plaguicidas, componentes de combustibles fósiles, colorantes, metales pesados y algunos fármacos. La colaboración se estableció con el fin de avanzar la tecnología a aplicaciones en sistemas de agua reales, donde la presencia de materia orgánica y otros componentes como nitratos y fosfatos pueden interferir con la adsorción de contaminantes.
El Lago de Chapala, como muchas fuentes de agua alrededor del mundo, se encuentra altamente impactado por la contaminación. La actividad industrial y las descargas de aguas residuales han llevado a la presencia de compuestos como metales pesados, fármacos y productos de cuidado personal en concentraciones que pueden representar un riesgo para el medio ambiente y la salud humana.
Nuestro proyecto se ha enfocado en la remoción de compuestos que no se pueden eliminar en su totalidad en plantas de tratamiento de agua tradicionales, ya sea porque los contaminantes están en concentraciones muy altas o son muy difíciles de transformar.
Tal es el caso del acesulfame-K, un edulcorante que se utiliza en los productos dulces bajos en calorías. Este compuesto se encuentra en concentraciones tan altas a la entrada de las plantas de tratamiento de aguas residuales que, aún después del tratamiento, el agua de salida contiene concentraciones lo suficientemente elevadas para generar un efecto a largo plazo en los organismos que viven en el Lago de Chapala.
El acesulfame-K, así como otros compuestos que son usados como fármacos (diclofenaco, ketoprofeno y naproxeno), repelentes de agua, repelentes de mosquitos y agentes antibacteriales, no se encuentran bajo ninguna regulación por parte del gobierno para su descarga en cuerpos de agua. Por lo anterior, es de vital importancia generar tecnologías sencillas y eficientes para su eliminación. Las Mag-PCMAs se presentan como una atractiva alternativa.
Nuestros estudios han demostrado que con tan sólo dos miligramos de Mag-PCMAs por cada litro de agua, podemos eliminar en diez minutos la totalidad de acesulfame-K presente en los efluentes de las plantas de tratamiento de aguas residuales de Chapala. Actualmente, estamos trabajando en el diseño de filtros para facilitar el uso de las Mag-PCMAs en sistemas continuos y así poder incorporarlas como parte de los sistemas de plantas de tratamiento de aguas residuales. Esta fase de nuestro proyecto, financiado por la organización UC Mexus-Conacyt, está programada para concluir a mediados del año 2020.
Si quieres conocer más de este proyecto o de las otras líneas de investigación que estamos trabajando (toxicología ambiental, remediación enzimática y calidad de agua), te invitamos a visitarnos en Ciatej Guadalajara. También puedes entrar en contacto con nosotros en el correo electrónico ctorresd@ciatej.mx.
Autora
La doctora Cristina del Carmen Torres Duarte es investigadora Cátedra Conacyt en el Centro de Investigación y Asistencia en Tecnología y Diseño del Estado de Jalisco (Ciatej).
***
El blog México es ciencia está en Facebook y Twitter. ¡Síganos!
