A diferencia de otras tecnologías, que han nacido directamente de una disciplina científica concreta, la nanotecnología abarca un amplio abanico de áreas de estudio. En esencia, se define por la escala en la que opera: la nanociencia y la nanotecnología suponen estudiar y trabajar con materia a escala ultra pequeña. Un nanómetro es la millonésima parte de un milímetro y un solo cabello humano tiene unos 80.000 nanómetros de ancho. Es difícil hacerse una imagen visual del tamaño, pero para tener una idea, si la distancia que hay entre el Sol y la Tierra fuera de un metro, un nanómetro sería lo que ocuparía una cancha de fútbol.
La escala nanométrica tiene que ver con las partes más diminutas de la materia que se pueden manipular. Operar a esa escala facilita el ensamblaje de átomos y moléculas según especificaciones exactas. Podríamos imaginar que la creación de nuevos materiales o la modificación de los existentes se parecen un poco al armado de estructuras con los bloques Lego. En aplicaciones como la filtración de aguas, esto significa que los materiales se pueden hacer a la medida o ajustar para que sean capaces de filtrar metales pesados y toxinas biológicas.
Los materiales trabajados a escala nanométrica suelen tener propiedades ópticas o eléctricas distintas a los mismos materiales manipulados a escala micro o macro. Por ejemplo, el nano óxido de titanio es un catalizador más eficaz que el óxido de titanio fabricado a escala micro, y puede ser utilizado en el tratamiento de aguas para degradar contaminantes orgánicos. Sin embargo, en otros casos, el reducido tamaño de las nanopartículas hace que el material sea más tóxico de lo normal.
Las nanotecnologías podrían paliar los problemas del agua si resuelven los retos técnicos que presenta la remoción de contaminantes como bacterias, virus, arsénico, mercurio, pesticidas y sal.
Muchos investigadores e ingenieros sostienen que las nanotecnologías ofrecen alternativas más económicas, eficaces, eficientes y duraderas, en particular porque el uso de nanopartículas para el tratamiento de aguas permitirá que los procesos de fabricación contaminen menos en comparación con los métodos tradicionales y porque se necesita menos mano de obra, capital, tierra y energía.
Lo mismo se decía de las nuevas tecnologías en el pasado. Pero si fuéramos capaces de desarrollar nuevos modelos de negocio que nos permitieran emplear las nanotecnologías de forma sostenible para resolver problemas reales, identificados en conjunto con las comunidades locales, tendríamos razones para ser optimistas.
¿En qué va la historia?
Una serie de dispositivos para el tratamiento de aguas que incorporan adelantos nanotecnológicos ya se encuentran en el mercado; otros están próximos a su lanzamiento o en proceso de desarrollo.
Las membranas de nanofiltración ya son de uso habitual para la eliminación de sales disueltas y microcontaminantes, el ablandamiento del agua y la depuración de aguas residuales. Las membranas actúan como una barrera física, capturando partículas y microorganismos más grandes que sus poros, y rechazando sustancias de manera selectiva. Se espera que la nanotecnología siga mejorando esta tecnología con membranas y permita reducir los prohibitivos costos que tienen los procesos de desalinización (obtener agua dulce a partir del agua salada).
Los investigadores desarrollan nuevos tipos de materiales nanoporosos, más eficaces que los filtros convencionales. Por ejemplo, un estudio realizado en Sudáfrica demostró que las membranas de nanofiltración pueden generar agua potable a partir de agua subterránea salobre.[1] Y un equipo de científicos de India y EE. UU. desarrolló filtros hechos con nanotubos de carbono que tienen el poder de eliminar bacterias y virus con más eficacia que las membranas de filtración convencionales. [2]
Las arcillas de attapulguita y las zeolitas naturales también se utilizan en los nanofiltros. Se hallan en numerosos lugares del mundo y cuentan con poros de proporciones nanométricas naturales. Un estudio del uso de las membranas de arcilla de attapulguita para filtrar aguas residuales procedentes de una central lechera en Argelia demostró que son capaces de reducir el suero y otros materiales orgánicos presentes en las aguas residuales de manera eficaz y económica, volviéndola apta para consumo. [3]
Las zeolitas también se fabrican, y se pueden usar para separar sustancias orgánicas perjudiciales del agua y eliminar iones de metales pesados. Investigadores de la Organización de Investigación Científica e Industrial de la Commonwealth, en Australia, han creado una arcilla sintética de bajo costo, llamada hidrotalcita, que atrae el arsénico y lo elimina del agua. [4] Han ideado un novedoso empaque para el producto, destinado a comunidades de bajos ingresos: una 'bolsita de té' que se puede sumergir en los dispositivos de agua domésticos durante unos 15 minutos, antes de beber el líquido. Y la compra de las bolsitas usadas por parte de las autoridades podría incentivar el reciclado y contribuir a la eliminación del arsénico concentrado.
[1] Hillie, T. and Hlophe,M. Nanotechnology and the challenge of clean water.Nature Nanotechnology 2 (2007)
[2] Efficient filters produced from carbon nanotubes through Rensselaer Polytechnic Institute-Banaras Hindu University collaborative research. Rensselaer (2004).
[3] Khider, K., Akretche, D.E. and Larbot, A. Purification of water effluent from a milk factory by ultrafiltration using Algerian clay support. Desalination 167 (2004)
[4] Khider, K., Akretche, D.E. and Larbot, A. Purification of water effluent from a milk factory by ultrafiltration using Algerian clay support. Desalination 167 (2004)