¿Cómo podemos limpiar los ríos y aguas subterráneas de residuos farmacológicos?

Con el crecimiento de la población se ha incrementado el envejecimiento demográfico y las enfermedades crónicas, que son los principales impulsores del aumento del uso de productos farmacéuticos.

Se trata de compuestos muy importantes en los que se basa el sistema de salud de la sociedad moderna. Sin embargo, el creciente consumo de estos productos está provocando problemas medioambientales muy graves.

Desde la década de 1990, los compuestos orgánicos de origen farmacéutico se han considerado un peligro ya que  contaminan las aguas residuales, los ríos y las aguas subterráneas de Europa. Hay dos rutas principales por las que los ingredientes farmacéuticos activos utilizados en medicamentos humanos ingresan al medio ambiente. Primero, cuando los restos de medicamentos se excretan en la orina o las heces; y segundo, cuando los medicamentos no utilizados se tiran por el inodoro o el lavabo. En ambos casos, los productos farmacéuticos terminan en plantas de tratamiento de aguas residuales que generalmente no están diseñadas para eliminar dichos contaminantes. (Thomas, 2017).

Como resultado, se ha introducido en el ciclo alimentario3 una cantidad muy alta de los fármacos en agua y tiene muchos efectos desde el punto de vista medioambiental y médico. Los fármacos como el ibuprofeno, el naproxeno y el diclofenaco se utilizan ampliamente y, en consecuencia, se detectan con frecuencia en las aguas residuales, aguas superficiales y pueden encontrarse en el sistema de aguas subterráneas. Estos fármacos a largo plazo pueden tener efectos potenciales entre los cuales destaca la presencia de antibióticos en los recursos acuosos (ríos, lagos, etc.) y las aguas residuales urbanas, lo que provoca resistencia microbiana4 y aumento de la resistencia a los medicamentos en humanos.

Además, la exposición a largo plazo de concentraciones más bajas de mezclas farmacéuticas en los humanos puede resultar en daños crónicos, cambios de comportamiento, acumulación en tejidos, daño reproductivo e inhibición de la proliferación celular5. (Patneedi & Durga Prasadu, 2015)

La tecnología tradicional de los sistemas de tratamiento de aguas residuales urbanas en su mayoría no ha sido eficaz para eliminar este grupo de contaminantes. Sin embargo, hoy en día se ha planteado la técnica de adsorción como un método prometedor para la eliminación de fármacos de los recursos acuosos.

La adsorción se refiere a un fenómeno superficial donde el contaminante tóxico se adsorbe la superficie de otro material como resultado de las fuerzas atractivas existentes entre el contaminante tóxico y el material que sirve como adsorbente6. Este es un método muy eficaz para eliminar los contaminantes del agua y las aguas residuales incluso en concentraciones bajas (inferiores a un miligramo por litro), además de ser económico y ejecutable en comparación con otros métodos simples. Entre estos métodos, el uso de nanotubos de carbono (CNT) ha sido uno de los tratamientos más efectivos. (Dehdashti et al., 2017)

¿Pero que son los nanotubos de carbono? Los nanotubos de carbono (CNT) son macromoléculas7 cilíndricas en las que los átomos de carbono (C) se disponen en forma de una red hexagonal en las particiones de los tubos que se unen en los extremos.

Figura 1: Estructura de nanotubo de carbono (Phys.org)

Desde su descubrimiento, los CNT han sido el centro de la investigación de nuevos materiales debido a sus notables propiedades fisicoquímicas. Entre sus propiedades que le hacen un buen medio para la aplicación de eliminación de los fármacos son la presencia de gran superficie especifica8, tiene una carga superficial9 maleable lo que hace la recolección de contaminantes de agua sea más asequible y además tiene un tamaño de poro muy grande que da más exposición a la superficie de material ante los contaminantes. Con lo cual, se podría decir que la adsorción de los contaminantes en los CNT se realiza en canales intersticiales10, en agujeros interiores, ranuras y en la superficie exteriores de nanotubo de carbono como describe la figura 2. (Dehdashti et al., 2017)

Figura 2: Representación gráfica de los sitios en la estructura de nanotubo de carbono donde se realiza la adsorción: 1) canal intersticial 2) agujeros interiores 3) ranuras 4) superficie exterior. (Dehdashti et al., 2017)

Desde que se ha planteado el uso de nanotubo de carbono para la utilización en la eliminación de los fármacos en los recursos acuosos se han llevado a cabo muchos experimentos para este fin detectando una alta eficiencia en el funcionamiento de este material. En 2015 se han utilizado CNT con el fin de eliminar el diclofenaco y se ha logrado una eficiencia de eliminación igual al 93% y en otro estudio realizado se ha detectado una eliminación fármacos antivirales con una eficiencia superior al 90%. Además, los nanotubos han sido capaces de eliminar los desechos de amoxicilina y atenolol con una eficiencia superior al 94%. (Dehdashti et al., 2017).

Con lo cual, se puede considerar que los nanotubos de carbono (CNT) son materiales prometedores para diversas aplicaciones ambientales, incluida la purificación de agua de los contaminantes de origen farmacéutico. Actúan como un adsorbente eficaz que ofrece una selectividad de adsorción superior, una mayor capacidad y una regeneración fácil. Sin embargo, la ciencia aún se enfrenta a grandes desafíos.

Uno de los principales problemas de uso de nanotubos de carbono para la aplicación de dicho fin son los mayores costos de las técnicas de fabricación. Además, la citotoxicidad11 de los CNT afirma ser un problema importante que aumenta con la pureza del material. Por lo tanto, no solo requiere una examinación adecuada de los dispositivos de purificación de agua cuando se trata de usar CNT, sino también investigar más sobre cómo obtener CNT menos tóxicos con medios más económicos sin cambiar sus propiedades y rendimiento en aplicaciones de adsorción.

Glosario de Términos

Compuestos orgánicos: Se consideran todas aquellas sustancias químicas que contienen algún átomo de carbono en su molécula.

Aguas residuales: Son cualquier tipo de agua cuya calidad se vio afectada negativamente por influencia ambiental.

Ciclo alimentario: Es la interconexión natural de las cadenas alimenticias y generalmente es una representación gráfica (usualmente una imagen) de quién se come a quién en una comunidad ecológica.

Resistencia microbiana: La resistencia a los antimicrobianos es el fenómeno por el cual un microorganismo deja de ser afectado por un antimicrobiano al que anteriormente era sensible.

Proliferación celular: Es el proceso por el cual una célula crece y se divide para producir dos “células hijas”, con lo cual conduce a un aumento exponencial del número de células.

Adsorbente: es un sólido que tiene la capacidad de retener sobre su superficie un componente presente en corrientes líquidas o gaseosas.

Macromolécula: Es la unión de una repetición de moléculas biológicas más simples.

Superficie Específica: La superficie específica es una medida aplicada a sólidos con granos o partículas. Es el área de superficie por unidad de masa. La medida es importante porque muchos procesos físicos y químicos tienen lugar en la superficie de los sólidos.

Carga Superficial: Es una carga en una superficie y se puede producir por temperatura, fuerza o alargamiento. Actúan en todos los elementos 2D de una superficie o las superficies de contorno de un sólido.

Canal Intersticial: es un espacio contiguo vacío que encuentra en el orifico de CNT.

Citotoxicidad: Es la cualidad de algunas células para ser tóxicas frente a otras que están alteradas. Constituye uno de los mecanismos efectores de ciertas poblaciones celulares especializadas del sistema inmunitario, consistente en la capacidad para interaccionar con otras células y destruirlas

Referencias:

“Pharmaceutical waste in the environment: a cultural perspective”| F. Thomas| Public health panorama|2017| Volume 3|Pages 127-132
“Impact of pharmaceutical wastes on human life and environment”| Patneedi, Chanti Babu Durga Prasadu, K.| Rasayan Journal of Chemistry|2015|Volume 8|Pages 67-70
“A Review of the Performance of Carbon Nanotubes in Reducing Environmental Pollution Sustainable Development Reducing Environmental Pollution”|Dehdashti, Bahare Pourzamani, Hamid Reza Amin, Mohammad Mehdi Mokhtari, Mehdi Babaei, Fatemeh|Journal of Environmental Health and Sustainable Development|2017| Volume 2| Pages 300-311

Artículo escrito por Jesika Asatryan, colaboradora de El Bien Social

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