Muchas novelas y películas futuristas han explorado cómo sería el mundo sin agua. Pero la escasez de agua no es un problema para el futuro lejano: ya está aquí.
En su informe de 2021, ONU Agua describió la escala de la crisis: 2300 millones de personas viven en países con estrés hídrico y 733 millones de esas personas se encuentran en “países con estrés hídrico alto y crítico”.
En 2018, Ciudad del Cabo, donde vivo y realizo mi investigación, los residentes se encontraron mirando el “día cero”, cuando los suministros de agua domésticos se agotarían. Buenas lluvias salvaron a la ciudad sudafricana, pero ahora otras partes del país se enfrentan a predicciones igualmente nefastas de grifos vacíos.
Este escenario amenaza con desarrollarse en toda África. En la región del Cuerno de África, por ejemplo, grandes áreas de Etiopía, Somalia y Kenia han visto pasar cuatro temporadas de lluvia consecutivas sin lluvias decentes. El auge de las “megaciudades” en África, con millones de personas que se mudan a áreas urbanas, ejerce más presión sobre una infraestructura ya limitada.
Y la crisis se extiende mucho más allá del continente africano.
No hay una solución para esta sombría realidad. Será necesario un enfoque múltiple, como ilustra la experiencia de Ciudad del Cabo.
La tecnología será una parte clave para resolver la crisis mundial de escasez de agua. Las soluciones tecnológicas pueden abarcar toda la gama, desde las más básicas, como detectores de fugas de agua para los hogares, hasta las más sofisticadas, como formas de eliminar la humedad del aire para producir agua potable limpia o convertir la abundante agua salada del planeta en agua dulce.
En un artículo reciente, mis colegas y yo describimos otra tecnología potencialmente poderosa: los nanomateriales de carbono, que han demostrado eliminar los contaminantes orgánicos, inorgánicos y biológicos del agua.
La contaminación amenaza las fuentes de agua
La contaminación es uno de los factores que ejercen presión sobre las fuentes de agua. Todos los suministros de agua contienen algunos microbios y patógenos. Pero los desechos industriales son un gran problema: los vehículos liberan contaminantes de metales pesados, por ejemplo, y el drenaje ácido de las minas se filtra en las fuentes de agua. Esto da como resultado aguas subterráneas y superficiales contaminadas que no se pueden usar de manera segura para la mayoría de las actividades humanas, y mucho menos para beber o lavar alimentos.
Algunas tecnologías actuales encarecen demasiado el tratamiento del agua. Otros simplemente no están preparados para el trabajo y no pueden eliminar los microorganismos. En la eliminación de contaminantes orgánicos como residuos farmacéuticos, colorantes orgánicos, plásticos y detergentes de aguas residuales, por ejemplo, se ha encontrado que algunas técnicas convencionales como la filtración por membrana son deficientes.
Ahí es donde entran los nanomateriales de carbono. Con otros, estoy explorando su uso y descubriendo que son más eficientes y económicamente viables que los materiales convencionales.
nanomateriales
Los nanomateriales se definen ampliamente como materiales que contienen partículas de entre 1 y 100 nanómetros (nm) de tamaño. Un nanómetro equivale a la milmillonésima parte de un metro. Los diferentes nanomateriales están compuestos por diferentes átomos; algunos, como los que investigo, están compuestos por átomos de carbono.
El carbono es, en masa, el segundo elemento más abundante en el cuerpo humano después del oxígeno. También es un elemento común de toda la vida conocida. Las nanotecnologías de carbono son respetuosas con el medio ambiente porque tienen menos riesgo de contaminación secundaria que algunos adsorbentes (sustancias sólidas utilizadas para eliminar contaminantes de líquidos o gases).
Diseñados en forma de nanomateriales, los nanomateriales de carbono están siendo aclamados por muchos científicos de todo el mundo por sus propiedades físicas y químicas superiores. Son cada vez más apreciados por su potencial para eliminar metales pesados del agua gracias a su gran superficie y capacidad de adsorción, su tamaño a escala nanométrica y sus propiedades químicas.
Se ha demostrado que todos los nanomateriales de carbono son eficaces en el tratamiento de aguas residuales.
Abordar la escasez de agua
Trabajo con nanomateriales magnéticos recubiertos de carbono. Este compuesto combinado juega un papel crucial en la descontaminación del agua. Al mismo tiempo, elimina materiales como metales pesados. Eso lo hace ideal para el tratamiento del agua, al igual que su fácil y rápida recuperación y reciclabilidad, gracias a lo que se conoce como filtración magnética. En este proceso, los nanomateriales magnéticos añadidos al agua contaminada se recuperan tras su tratamiento mediante un potente imán externo. Los materiales recuperados se pueden regenerar y volver a utilizar.
Los nanomateriales basados en carbono todavía tienen deficiencias. Los nanomateriales tienden a agruparse en partículas grandes, lo que reduce su capacidad para adsorber (atraer y retener) contaminantes. Y las nanopartículas no siempre se recuperan por completo del agua tratada, lo que genera una contaminación secundaria. Todavía no estamos seguros de cómo separar los nanomateriales agotados (completamente utilizados) del agua tratada.
El trabajo continúa en nuestro laboratorio y en otros de todo el mundo. A los científicos no les gustan los plazos, ya que los avances rara vez ocurren dentro de los plazos establecidos. Pero nuestra esperanza es que se hagan más y más avances con nanomateriales basados en carbono en los próximos años, brindando al mundo una herramienta importante para abordar la escasez de agua.
Salam Titinchi, Profesor, Universidad del Cabo Occidental
Este artículo se vuelve a publicar de The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original.