Uno de los hechos que hemos visto en aumento en los últimos años es que el agua es el recurso más valioso en nuestro planeta, debido a que propicia el crecimiento y desarrollo de los seres vivos y desafortunadamente como consecuencia de este desarrollo, tanto social como económico, la contaminación del agua incrementa, esto, debido a los residuos provenientes de las actividades diarias de la sociedad y de la industria.
La escasez de agua dulce y su contaminación es una problemática internacional, en la actualidad alrededor del 3.1 por ciento de las muertes que ocurren anualmente en el mundo, es decir aproximadamente 1.7 millones de personas, se debe a la falta de fuentes limpias de agua potable, además se predice que para el año 2050 alrededor del 57 por ciento de la población tendrá dificultades para obtener agua para consumo humano (Das et al. 2020).
Los principales contaminantes que perjudican a los cuerpos de agua como ríos, lagos y pozos pueden ser de varios tipos; por ejemplo, los metales pesados como: arsénico, plomo, cadmio, zinc y mercurio, también existen contaminantes biológicos como: microorganismos y patógenos, además de colorantes y de partículas metálicas. Por ello la búsqueda de agua ha aumentado de manera drástica en las últimas décadas, sin mencionar también la contaminación de ríos y lagos que puede llegar a penetrar hasta el subsuelo contaminando, así, las reservas de agua.
En consecuencia, nos hemos obligado a buscar agua a mayores profundidades, sin embargo, este tipo de mantos acuíferos presentan altas concentraciones de arsénico (As) en sus formas de As (III) (arsenito) y As (V) (arseniato), estas dos se encuentran de forma natural, el arsenito es más tóxico y difícil de remover que el arseniato y se diferencian por la capacidad de combinarse y reaccionar con otros elementos. En México al igual que en muchos países como Estados Unidos, Chile, Argentina, China, Japón, India y Bangladesh presentan altas concentraciones de As en sus cuerpos de agua, generando graves problemas y afecciones a la salud tales como cáncer, perdida de miembros, problemas respiratorios y en tiempos prolongados de exposición incluso puede causar la muerte (Siddiqui, Naushad, y Chaudhry 2019).
¿Cómo podemos accionar?
Existen diversos métodos físicos y químicos que son tradicionalmente usados para el tratamiento de agua, no obstante, la mayoría de estos no eliminan de manera completa los contaminantes emergentes y/o no son capaces de reducir la concentración de arsénico al límite permitido para el consumo humano, en México se le conoce como el Límite Permisible de la Calidad del Agua, según la Norma Oficial Mexicana NOM-127-SSA1-2021 no debe exceder los 0.25 mg/L. Esto representa un gran desafío en la remediación, debido a que intervienen factores como: temperatura, presión, humedad, pH etcétera. que no pueden ser controlados en los lugares donde se desea la remoción de los metales pesados. Por esta razón se busca la mejora de las técnicas existentes o su remplazo por técnicas menos costosas y más eficientes, una alternativa es el uso de la nanotecnología, esta abarca un campo multidisciplinario emergente que conecta la química, la física, la biología, la ciencia de los materiales y la medicina, además surgió como una de las estrategias más eficientes para eliminar los contaminantes del agua (Adeleye et al. 2016).
Uso de nanotecnología
Primero debemos conocer los nanomateriales, los cuales son materiales con dimensiones y tamaños de hasta 100 nm, en comparativa unos 100 nm es hasta 100,000 veces menor que el diámetro de un cabello humano. Las nanopartículas (NPs) son un tipo de nanomaterial que pueden ser sintetizadas por procesos físicos y químicos, sin embargo, en las últimas décadas se han sintetizado NPs utilizando materiales biológicos como plantas, hongos, algas y microorganismos, siendo las NPs obtenidas a partir de extractos de plantas las que presentan una serie de ventajas como: mayor variabilidad en formas y tamaños, bajo costo, tiempos cortos de síntesis, incluso se reduce o elimina la producción de subproductos nocivos en comparación con otras rutas de síntesis.
En la última década ha crecido el interés por la producción de nanopartículas basadas en materiales sólidos ecológicos, debido a que este tipo de NPs son las más utilizadas para la descontaminación ambiental de agua, esa remediación se logra por medio de adsorción, es decir la capacidad de adherirse en la superficie de la NP una cantidad de átomos o moléculas disueltas, esto es gracias a unas pequeñas fuerzas electromagnéticas que interactúan con los contaminantes atrapándolos en su superficie, donde posteriormente se aplica un campo magnético externo que genera la atracción de las NPs junto con los metales disueltos, generando así una remoción eficaz, sencilla y económica. Los estudios arrojan que la remoción aplicando NPs generan una eficiencia de hasta el 99 por ciento.
Este tipo de NPs son utilizadas también en diferentes campos como: administración de fármacos, electrónica, biotecnología, cosmética y tratamientos contra el cáncer. La utilización de estos materiales ofrece una gama de ventajas tanto por la reducción de costos operativos, reactividad, estabilidad y fácil recuperación.
La descontaminación del agua es de suma importancia y su tratamiento mediante la aplicación de NPs tan asequible y esperanzador que en países desarrollados ya existen líneas de investigación y su aplicación a gran escala, algunos pertenecientes a los sectores públicos son: el Center for Biological and Environmental Nanotechnology (CBEN) de la Universidad de Rice en Estados Unidos, en el cual trabajan con NPs magnéticas de óxido de hierro para la remoción de As; en la Stillwater University en Oklahoma sintetizan nanoesferas para detectar agentes peligrosos en medios acuáticos.
La perspectiva de México con el futuro de los nanomateriales en la remediación de agua no está clara del todo, puesto que aún no existe la tecnología en el país para la remoción de metales pesados a gran escala, sin embargo, empresas del sector privado, dicen contar con sistemas de remediación con nanomateriales, además, la tecnología utilizada es extranjera. Una descontaminación del agua de manera fácil, sencilla y económica es posible, y los estudios demuestran la efectividad que presentan las NPs, por ello México debe invertir capital humano para el desarrollo de tecnologías que faciliten el uso de las NPs.
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