Desarrollan nanosensores para identificar contaminantes en el agua

Por Yureli Cacho Carranza

Ciudad de México. 22 de diciembre de 2016 (Agencia Informativa Conacyt).- La mayoría de los fármacos y artículos de limpieza doméstica o personal contiene sustancias químicas muy contaminantes que van al drenaje y pasan desapercibidas por las técnicas convencionales de análisis en agua. Aunado a esto, las plantas de tratamiento no son completamente adecuadas para remover la totalidad de esos compuestos químicos que recibe el agua, los cuales perjudican tanto la salud humana como el medio ambiente, informó la profesora investigadora Nancy Edith Ornelas Soto, del Laboratorio de Nanotecnología Ambiental en el Centro del Agua para América Latina y el Caribe (CAD). 

“Millones de personas con diabetes, cáncer, hipertensión, etcétera, reciben medicación permanente y si bien sus organismos absorben la cantidad necesaria para cada tratamiento, otra parte la excretan. Dichas sustancias, una vez liberadas, ocasionan estragos ecológicos considerables. Por ejemplo, el etinilestradiol, principio activo de las píldoras anticonceptivas, al llegar a ríos, lagos, lagunas o mares afecta la reproducción y el cambio de género en algunas especies”, comentó Ornelas Soto, quien pertenece al Sistema Nacional de Investigadores (SNI) con nivel I.

Otro grupo de sustancias muy dañinas son la familia de los nonilfenoles, que se utilizan en la producción de detergentes y algunos productos cosméticos. Estos, al entrar en contacto con el organismo, actúan como disruptores endocrinos, los cuales imitan la función de una hormona natural, sin serlo. Los nonilfenoles no se degradan con facilidad y su bioacumulación es muy significativa y tóxica en organismos acuáticos y especies menores.

Para recubrir el fondo de los barcos y evitar la adhesión de microorganismos que carcomen el material con que están hechos, se usan pinturas que contienen un alguicida denominado Irgarol, mismo que cuando migra hacia el mar provoca impactos muy negativos sobre el fitoplancton (organismos vegetales marinos), así como estragos en especies de agua dulce, esenciales para la cadena alimenticia, añadió la doctora en ciencias químicas. 

Los contaminantes más peligrosos en el agua son justamente los productos imitadores de hormonas y aunque todavía no existen estudios concluyentes, no solo las especies acuáticas reciben las consecuencias. En su momento, investigaciones científicas en humanos demostraron que el bisfenol A, base polimérica para la fabricación de plásticos duros como el de garrafones, mamilas, vasos y cantimploras, se asoció con daño al páncreas, lo cual puede desencadenar enfermedades crónicas como la diabetes, indicó la doctora Nancy Ornelas Soto.

Líneas de investigación

Micrografía SEM o por microscopio electrónico de barrido, de los nanomateriales utilizados para detección y tratamiento. Imagen cortesía de la doctora Nancy Ornelas.Dada la problemática referida, en el Centro del Agua para América Latina y el Caribe, donde se estudia y trabaja en el tratamiento, biodegradación, monitoreo, esterilización, reúso, bioseparación, innovación y demás aspectos tanto científicos como tecnológicos relacionados con la utilización, manejo y suministro responsable, además de sostenible, del agua, un grupo de expertos en nanotecnología y nanoingeniería se ocupa de crear materiales nanoestructurados capaces de detectar contaminantes, a fin de idear un tratamiento que mejore la calidad del agua.

La doctora Nancy Ornelas Soto, junto con Melissa Rodríguez Delgado, doctora en ciencias de la ingeniería, Iris Anahí Aguilar Hernández, maestra en ciencias, y el químico Raúl García Morales —ambos estudiantes de doctorado adscritos al Tecnológico de Monterrey—, se han abocado a las líneas de investigación siguientes.

La primera tiene que ver con la detección, donde a través de nanomateriales biofuncionalizados, estos investigadores han elaborado sensores más eficientes. La segunda consiste en el desarrollo de nanomateriales novedosos con aplicaciones en el tratamiento de contaminantes orgánicos persistentes.

“Para poder contrarrestar la contaminación química presente en el agua, se requieren sensores mucho más potentes que los que existen actualmente. La sensibilidad y selectividad de los sensores que hemos estado desarrollando identifican específica y satisfactoriamente el tipo de contaminantes contenidos en el agua, aun cuando la presencia de sustancias nocivas sea escasa”, explicó la doctora Nancy Ornelas Soto, coordinadora de este equipo de investigación.

Cómo funcionan

La contaminación química, en la que los doctores se están orientando, está a muy bajas concentraciones y se encuentra en el agua potable, la cual, aunque se considera apta para consumo, presenta un sinnúmero de compuestos químicos, porque las plantas de análisis y tratamiento del agua no tienen la tecnología para identificar cada uno y mucho menos para sustraerlos.  

“El problema es mundial, no solo de México. La detección detallada de una gran cantidad de compuestos orgánicos hace que el proceso convencional resulte costoso. Nosotros, por medio de nanomateriales desarrollamos técnicas que son muy rápidas y específicas. Sin embargo, es necesario crear un sensor para cada tipo y grupo de contaminantes, lo que representa mucho esfuerzo en investigación y desarrollo. No obstante, una vez diseñados los sensores, basta un minuto Equipo de trabajo del CDA. Dra. Nancy Edith Ornelas Soto, de pie y al centro. Fotografía cortesía de la doctora Nancy Ornelas.para identificar los contaminantes, lo que agiliza el análisis. Otra ventaja importante es que los sensores se pueden adaptar para su uso en equipos portátiles”, precisó la profesora investigadora Nancy Ornelas Soto.

Tratamiento

La otra línea de investigación sobre contaminación química en el agua es el proceso de purificación. “Al respecto, estamos obteniendo materiales biológicos de fuentes naturales, con propiedades biocatalíticas y, al mismo tiempo, desarrollando fotonanocatalizadores inorgánicos, ambos enfocados en el tratamiento de compuestos orgánicos persistentes. Básicamente anclamos todos los materiales obtenidos sobre soportes para producir sistemas que al entrar en contacto con el agua degraden las moléculas orgánicas y el agua salga más limpia. Aún no logramos una alta eficiencia pero estamos trabajando para que la descontaminación química del agua sea lo más efectiva posible”, concluyó la química Ornelas Soto.

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