Desde 1992, cada 22 de marzo se celebra el Día Mundial del Agua, con el objetivo de difundir la importancia de los recursos hídricos en el planeta y concientizar sobre la crisis mundial, como una medida para encontrar soluciones y alcanzar el Objetivo de Desarrollo Sostenible Número 6: agua y saneamiento para todos antes de 2030
De acuerdo con la Organización Mundial de la Salud (OMS), el agua contaminada es aquella que sufre cambios en su composición hasta quedar inservible, ya que no se puede beber ni destinar a actividades esenciales, como la agricultura. Además se convierte en una fuente insalubre que provoca más de 500 mil muertes anuales a nivel global y es capaz de transmitir enfermedades como el cólera, la fiebre tifoidea y la poliomelitis.
Entre sus principales contaminantes se encuentran las bacterias, sustancias radiactivas, los virus, parásitos, fertilizantes, pesticidas, fármacos, nitratos, fosfatos, plásticos y desechos fecales. En ocasiones, la contaminación hídrica resulta invisible porque estos elementos no siempre tiñen el agua.
Ante este contexto, la doctora Yolanda Marina Vargas Rodríguez, responsable del Laboratorio 11 “Nanomateriales y Catálisis”, de la Unidad de Investigación Multidisciplinaria (UIM), de la FES Cuautitlán, tiene la misión de contribuir a reducir la contaminación de cuerpos de agua.
Desarrollo de nanotubos de haloisita y magnetita para adsorber contaminantes
Desde hace más de ocho años, la investigadora desarrolla estrategias para adsorber contaminantes de preocupación emergente. Al inicio empleó nanotubos de haloisita (NTHs) para atraer y retener sustancias dañinas de aguas residuales, los cuales llevan a cabo este proceso de manera natural.
Este proyecto surgió con la idea de aplicarse en la industria textil, como un filtro para limpiar las grandes cantidades de agua que se utilizan y adsorber los contaminantes. “Se coloca directamente en la cisterna y luego se recupera debajo de ella”, explicó. Por sus características, esta tecnología también puede beneficiar a las industrias farmacoquímicas y a los hospitales, pues ya se encuentra listo para su uso inmediato.
Con el objetivo de explotar las bondades de este mineral, recientemente la universitaria orientó este desarrollo a la recuperación de petróleo del mar: derrames de las plataformas, de los barcos, algún accidente, etcétera. Luego de una investigación exhaustiva, descubrió que lo más adecuado para lograr este cometido es emplear materiales magnéticos con la idea de hacer componentes más benignos, como la magnetita que no contamina. De este modo, decidió agregarla a los nanotubos de haloisita, pues ésta se adiciona a la mancha de petróleo y lo recupera.
En este sentido, la doctora Vargas explicó que existen tres opciones para rescatar los hidrocarburos: usar tensoactivos (un detergente que se disuelve, pero quedan burbujas en el mar y lo contaminan), quemarlo (provocaría mayor contaminación ambiental por las partículas de CO2, azufre, etcétera) y, la más viable, la recuperación magnética.
Para llevarla a cabo, ideó un soporte para la magnetita, pues no quería mezclarla con los nanotubos de haloisita debido a que ambos adsorben; sin embargo, al jalar la magnetita de los nanotubos se quedaría en el agua, contaminando. Por eso, creó un nanocomposito y lo evaluaron con los diferentes tipos de petróleo que hay en el país.
Lo agregó como polvo, formó un ferrofluido y luego aplicó el campo magnético. El resultado fue que con los hidrocarburos más viscosos (los más difíciles de recuperar) funcionó mejor, “permite recoger la mancha, el petróleo se extiende mucho, la va recogiendo y la podemos ir desplazando hacia donde lo vamos a recuperar”, explicó la académica.
En un inicio, evaluó la magnetita con nanotubos de carbono, pero su síntesis resultó compleja y muy cara, en contraste, con la haloisita se redujeron los costos, pues ambos son naturales. La magnetita es un material superparamagnético, lo que significa que una vez que se le quita el imán deja de ser magnético y, gracias a esta característica, se puede recuperar el petróleo.
Cabe destacar que cuando se recobra el petróleo se puede reutilizar, ya que se usa muy poco material magnético y, aunque queden algunos residuos, permanecen en los asfaltenos, lo cual genera modificaciones en él. Por tanto, es factible procesarlo o destilarlo.
Esta línea de investigación fue desarrollada para beneficiar al medio ambiente y dar solución a algunos de los problemas que se presentan con los derrames de petróleo marítimos. En la actualidad, lo común es agregar tensoactivos, que permanecen y repercuten en la cadena alimentaria, pues los peces lo ingieren y después llega al consumo humano.
También, perjudica o acaba con la vida de los animales que se zambullen o salen a la superficie, porque se les adhiere u obstruye sus vías respiratorias. Además, también puede causar daños irreversibles en toda la flora y fauna del mar.
Debido a los importantes alcances de este proyecto, la académica trabajó por cuatro años para obtener la patente, que obtuvo en 2021 y quedó registrada con el nombre “Nanocomposito magnético, su proceso de síntesis y proceso de recuperación de petróleo o aceites de cuerpo de agua usando dicho nanocomposito”.
En esta línea de investigación también colaboran el doctor Adolfo Obaya Valdivia y la maestra Guadalupe Iveth Vargas Rodríguez, académicos de la FES Cuautitlán. Del Instituto de Investigación de Materiales, el doctor José Álvaro Chávez Carvayar, y además cuentan con el apoyo del Instituto de Física de la UNAM.
En fechas recientes, la doctora Marina Vargas se ha enfocado en la adsorción y degradación de contaminantes de preocupación emergente. En la primera fase realizan la adsorción y en la siguiente etapa, se van a encargar de degradar mediante reacciones tipo Fenton heterogénea. Este proyecto fue recién aprobado y se desarrollará en los siguientes dos años.
