Nano partículas
en el medio ambiente


Nano partículas
en el medio ambiente
      Autores

Recientemente, el prefijo nano ha saltado a la vista pública y lo hemos visto precediendo diversas palabras, como tecnología, materiales, partículas, biotecnología, etc. Pareciera tratarse sólo de cuatro sencillas letras pero, al agregar esta partícula a las palabras mencionadas, se abre un mundo de nuevas posibilidades en relación con los materiales que considerábamos muy conocidos y estudiados.
     Con el término nano nos referimos a la mil-millonésima parte de una unidad. Veamos: en unidades de longitud, un nanómetro —es decir 1 × 10-9 m en notación científica— es lo mismo que 0,000000001 metros; por tanto, al ser moléculas o estructuras tan pequeñas, presentan propiedades diferentes a sus similares de mayor dimensión.

Las normas internacionales consideran las nanopartículas (Np) como nano-objetos con sus tres dimensiones de uno a 100 nanómetros (0,0000001 metro); científicos y tecnólogos han incrementado su atención en ellas debido a las propiedades únicas que éstas tienen y a su uso potencial en muchas áreas. Si se compara el tamaño de las Np con algunos organismos vivos, podemos encontrar que éstas son aún más pequeñas que los virus y las bacterias (figura 1); incluso, en algunos casos, están hechas de materiales cuya toxicidad es conocida; sin embargo, las propiedades de las Np pueden diferir de sus homólogos de mayor escala e inducen actividad biológica adicional, pues, a menor tamaño, mayor será el área superficial y la reactividad, lo cual les confiere un mayor potencial para exhibir efectos tóxicos, y es precisamente esto lo que sugiere que tales Np pudieran afectar la salud de los seres humanos y organismos en general.

El origen   

Las nanopartículas se generan a través de procesos naturales o por acción de la actividad de los humanos; las de origen natural se producen y son arrojadas al ambiente, debido a sucesos naturales, como erupciones volcánicas o incendios forestales no provocados.
     Las de origen antropogénico se generan durante algunos procesos industriales o actividades diarias; por ejemplo, en los procesos de combustión de gasolina o diésel, porque a través de los escapes de los vehículos se arroja a la atmósfera gran cantidad de Np.
     Tanto los seres humanos como el medio ambiente siempre hemos estado expuestos a las Np; sin embargo, en años recientes la liberación de éstas se ha incrementado de forma exponencial, debido a que una gran cantidad de empresas las ha incorporado a sus productos (golosinas, alimentos, medicamentos, pinturas, cosméticos, bloqueadores solares, dispositivos electrónicos, entre otros).

Las nanopartículas son usadas mundialmente en gran variedad de productos comúnmente empleados por los humanos, tales como comida, ropa, medicamentos y productos de limpieza, así como en una gran cantidad de tecnologías de avanzada, como celdas solares de última generación, materiales ultrarresistentes o ultralivianos, etc. 
     Las Np han encontrado amplio campo de aplicación en agricultura (fertilizantes y herbicidas), en la producción y almacenamiento de energía, electrónica (circuitos electrónicos), administración de fármacos, recubrimientos para implantes, diagnósticos médicos, etc. Las innovaciones en áreas relacionadas con la nanotecnología han provocado un aumento de invenciones comerciales que van desde aditivos para combustibles hasta nuevos tratamientos contra el cáncer y detectores de toxinas, los cuales son notablemente más precisos y simples de utilizar. Como consecuencia, durante 2012 los ingresos mundiales por la venta de productos con nanomateriales alcanzaron 731 mil millones de dólares. Además, se estima que para 2020 el mercado de productos nanotecnológicos valdrá tres billones de dólares. En 2016, Estados Unidos de América invertirá 1,500 millones de dólares en investigación y desarrollo de productos nanotecnológicos.

La nanotecnología ha salido del mundo del futuro para entrar al mundo del presente y será el centro de la ciencia, la tecnología y los negocios dentro de pocos años, así que no es vano el creciente interés por conocer los efectos de estos novedosos materiales en el medio ambiente. Como ya hemos visto, las Np han existido y han estado presentes en el medio ambiente siempre; no obstante, se estima que, durante 2010, más de 310,000 toneladas métricas de nanomateriales fueron vertidas al medio ambiente, muchas de las cuales entraron en contacto directo con el suelo, agua y atmósfera.1
     Las Np pueden entrar en contacto con el medio ambiente y los ecosistemas por aplicación directa, a través del efluente de plantas tratadoras de aguas residuales (PTAR) y mediante los lodos activados de éstas. Parte de la dificultad para calcular la cantidad de Np liberadas es resultante de la escasez de datos actuales, debido a la protección de secretos industriales y a la poca legislación internacional sobre su utilización en productos comerciales, sobre todo, en alimentos.

A pesar de la gran cantidad de investigaciones desarrolladas en torno a las posibles aplicaciones de la nanotecnología en los últimos años, relativamente poco se ha hecho para evaluar sus potenciales riesgos ambientales. No obstante, debido al creciente interés en el efecto de las Np sobre el medio ambiente, ha surgido una rama denominada nanotoxicología, definida como la ciencia que estudia los efectos tóxicos de los nanomateriales, incluidas nanopartículas, sobre el medio ambiente y los seres vivos, cuyo riesgo principal radica en el contacto directo que éstas tienen con los ecosistemas por diversas vías, lo cual aumenta su biodisponibilidad y favorece una gran cantidad de reacciones químicas, físicas y biológicas.
     En laboratorio e invernadero, nuestro grupo de trabajo ha determinado que el efecto de las Np sobre los cultivos, el suelo y los microorganismos está en función del tipo de éstas, su concentración, las condiciones atmosféricas imperantes (temperatura y humedad), el sustrato en el que se realiza las evaluaciones (agua, aire o suelo) y el tiempo de exposición. Lo anterior implica que las nanopartículas pueden causar un sinnúmero de efectos en el medio ambiente, dependiendo de condiciones particulares, por lo que es urgente realizar investigación adicional al respecto y legislar sobre el uso, fabricación, manipulación y disposición de ellas.

Las nanopartículas han tomado gran importancia en la actualidad, debido a su amplio campo de aplicación, ya que sus sorprendentes propiedades han impactado favorablemente muchas áreas del conocimiento y han permitido el despunte de desarrollos tecnológicos de avanzada; sin embargo, al menos ciertas nanotecnologías pueden exponer a las personas y el medio ambiente a nuevos riesgos que deben ser convenientemente evaluados, por lo que se requiere un marco regulatorio que defina las cantidades máximas permisibles de uso y la correcta disposición final de las nanopartículas según su origen; es decir, resulta urgente realizar investigación de vanguardia, formar recursos humanos de alto perfil y legislar también a la luz de la salud pública, ya que estudios recientes2, 3, 4 han demostrado que las mismas propiedades sorprendentes que han favorecido el uso de las Np prácticamente en todas las áreas podrían también afectar la flora, la fauna y la salud de seres humanos.

  • Frejo, M. T., Díaz, M.J., Lobo, M., García, J., Capó, M. (2011). “Nanotoxicología ambiental: retos actuales”, Medicina Balear, Vol. 26, pp. 36-46.
  • Ratner, M., Ratner, D. (2013). “Nanotechnology: A gentle Introduction to the Next Big Idea”, Prentice Hall.
  • Maurer-Jones, M. A., Gunsolus, I. L., Murphy, C. J., Haynes, C. L. (2013). “Toxicity of Engineered Nanoparticles in the Environment”, Analytical Chemistry, Vol. 85, pp. 3036-3049.
María Fernanda Valerio-Rodríguez

Es Ingeniera en Energía por la Universidad Politécnica de Aguascalientes y estudiante del Programa de Maestría en Ciencias en Sustentabilidad de los Recursos Naturales y Energía, Cinvestav - Unidad Saltillo.

Fabián Fernández-Luqueño

Es Ingeniero Agrónomo, especialista en Suelos, por la Universidad Autónoma Chapingo. Maestro en Ciencias, en Edafología, por el Colegio de Posgraduados y Doctor en Ciencias, en Biotecnología, por el Cinvestav Zacatenco. Actualmente, es Investigador Titular 3A y Coordinador Académico del Posgrado en Sustentabilidad de los Recursos Naturales y Energía, del Cinvestav Unidad Saltillo. Es miembro del SNI (I). C. e.: cinves.cp.cha.luqueno@gmail.com

Fernando López-Valdez

Es Ingeniero Químico por la Universidad Veracruzana. Es, además, Maestro y Doctor en Ciencias, en Biotecnología, por el Depto. de Biotecnología y Bioingeniería, Cinvestav. Actualmente, es Profesor Titular (Biotecnología Agrícola) en el Centro de Investigación en Biotecnología Aplicada – IPN. Es miembro de SNI (C).

Av. Insurgentes Sur 1582, Col. Crédito Constructor • Alcaldía. Benito Juárez C.P.: 03940, México, CDMX Tel: (55) 5322-7700
Comentarios, sugerencias y dudas sobre este sitio de internet y sus sistemas:
Centro de Contacto y Soporte Técnico  

DERECHOS RESERVADOS © 2019
Políticas de Privacidad