sábado, 6 de diciembre de 2008

Los nanomateriales y el medio ambiente

¿Cuál es la situación actual de los nanomateriales desde el punto de vista de su impacto en la sociedad y en el medio ambiente?
Las especiales propiedades que poseen los nanomateriales, no solo llamaron la atención de los ingenieros y científicos que los producían, también atrajeron la atención de los toxicólogos. Éstos se encargan de estudiar los efectos tóxicos de los productos sobre los humanos y sobre otros organismos (en este caso se llaman ecotoxicólogos). Por ello, paralelamente al desarrollo de las aplicaciones de los nanomateriales, se comenzó a estudiar también su comportamiento bajo condiciones ambientales y sus posibles efectos en el medio ambiente. Así, nos encontramos ante una de las pocas ocasiones en la historia, en la que el desarrollo de una nueva tecnología, puede acompañarse de los estudios necesarios para evitar o limitar sus efectos negativos.
¿Por qué se realizan tantos experimentos sobre la toxicidad de las nanopartículas de la plata?
Primero por su relevancia (son de amplio uso y por ello llegarán al medio ambiente en cantidades relevantes) y segundo por sus efectos sobre los organismos, que son fácilmente detectables. Actualmente, las nanopartículas de plata se pueden encontrar en cientos de productos, incluyendo pinturas y barnices, ropa y calzado deportivo, instrumental médico, lavadoras, detergentes, ceras para coches y otros. Su uso se debe principalmente a sus propiedades bactericidas; dicho de otra manera, estas nanopartículas pueden matar o detener el crecimiento de los microorganismos. Son precisamente estas propiedades las que permiten a los científicos medir y valorar sus efectos en el medio ambiente.

¿Cuáles son los materiales más usados en nanotecnología? ¿Se conoce su impacto sobre el medio ambiente?
Los nanomateriales más utilizados son las nanopartículas (con formas esféricas o poliédricas), nanotubos, nanocables y quantum dots (puntos cuánticos, que son estructuras cristalinas capaces de transformar la luz con la que son iluminados). Estos materiales están compuestos principalmente de carbono y ciertos metales, ya sea en forma pura o combinados entre ellos o con otros elementos como el oxígeno. Un dato que los lectores deben tener en cuenta, es que todos estos materiales tienen alguna de sus dimensiones (diámetro, longitud u otra) expresable en el rango de los nanómetros. Para hacernos una idea de que representa un nanómetro (10-9 metros), podemos decir que la proporción entre un nanómetro y un metro es la misma que existe entre una avellana y nuestro planeta, la tierra. Por tanto, hablamos de materiales realmente pequeños; mucho más pequeños, por ejemplo, que las células de nuestro cuerpo. Se sabe muy poco sobre los efectos que estos materiales tendrán a corto y largo plazo sobre los seres vivos cuando lleguen al medio ambiente.

¿Qué efectos pueden llegar a tener los nanomateriales en el medio ambiente a largo plazo?
No existen los estudios necesarios para responder a esta pregunta con precisión. Así, primero será necesario saber en qué cantidades y a que medio (terrestre, aéreo, acuático) llegarán los nanomateriales y como se comportarán al llegar a ese medio. Luego habría que conocer los efectos que estos materiales tienen a corto y largo plazo en algunas especies representativas de cada ecosistema; luego harían falta modelos que permitan extrapolar esos estudios a nivel del ecosistema, y ver como ciertas funciones del mismo se ven alteradas….demasiadas incertidumbres por el momento. Lo único seguro es que estos materiales llegarán al medio ambiente, y que poseen el potencial para interaccionar con los organismos. El impacto que estos materiales tengan finalmente en el medio ambiente, dependerá en gran medida del conocimiento que de ellos tengamos.

También se han descrito efectos positivos de los nanomateriales sobre el medio ambiente ¿Contrarrestan éstos los negativos?
De hecho, la gran parte de efectos positivos detectados sobre los organismos son, de alguna manera, inesperados. Así, no pueden incluirse en la ecuación riesgo-beneficio, a la hora de valorar la conveniencia del uso de los materiales. Además, los efectos beneficiosos, son a través de mecanismos diferentes a aquellos que provocan la toxicidad, así que no tiene sentido hablar de contrarrestar. Contrarrestar, tendrá sentido cuando (ver más abajo cuando hablo de “regulación de la toxicidad”) usando un segundo producto, podemos disminuir los efectos tóxicos provocados por el primero.
De hecho, se puede hablar de los efectos positivos debidos al uso intencionado de ciertos nanomateriales en el medio ambiente. Estos efectos positivos intencionados, serían por ejemplo la descontaminación de suelos mediante el uso de nanopartículas, especialmente diseñadas para degradar ciertos productos tóxicos. Luego, estarían los efectos positivos “secundarios”, o sea aquellos que los nanomateriales pueden producir sin haber sido diseñados para ello. En este caso, no creo que esos efectos positivos pudieran contrarrestar a los negativos.
¿Existe legislación que sirva para limitar la toxicidad de los nanomateriales?
Por el momento, no existe reglamentación específica para el uso de nanomateriales en productos de consumo. Es más, en algunos países las legislaciones asimilan estos compuestos al material del que están hechos. Eso nos llevaría a por ejemplo a tratar a las nanopartículas de plata como un si fueran un anillo o un collar del mismo material. Desde cualquier punto de vista, este enfoque es claramente insuficiente, ya que a pesar de compartir la composición, el hecho de tener una escala microscópica, permite a los nanomateriales manifestar propiedades hasta ahora desconocidas. Además estas nuevas propiedades, hace que los ensayos toxicológicos habituales, puedan resultar inadecuados. Así, será además vital el desarrollo de nuevos ensayos, especialmente diseñados para los nanomateriales. Por todo lo expuesto, es urgente una reglamentación específica, que aborde el riesgo ambiental de los nanomateriales.

En mayo del 2008, una coalición que reunía grupos de consumidores y entidades medioambientales de los Estados Unidos, han solicitado a su agencia de protección ambiental (U.S. Environmental Protection Agency), que retire del mercado 260 productos que contienen nanopartículas de plata. Estos grupos basan su petición en que dicho material posee las propiedades de un pesticida (o sea que elimina microorganismos), y que como tal debería ser regulado. El caso es que la EPA, ya en el año 2006 reconoció la necesidad de legislar sobre estos materiales, pero finalmente el reglamente editado, permitió a los productos que contenían nanomateriales seguir en el mercado. Así, podemos reconocer que en estos momentos, los reglamentos y leyes están orientados a facilitar el desarrollo de la nanotecnología y de sus aplicaciones en productos de consumo. Esto deberá generar enormes avances tecnológicos y beneficios económicos…aunque también podría generar en el futuro severos problemas ambientales y de salud. Esperemos que la legislación y reglamentos pertinentes se desarrollen a tiempo.

¿Existe algún modo o técnica para reducir la toxicidad de los nanomateriales sobre los seres vivos?
La toxicidad de determinados nanomateriales, radica en la liberación de los elementos que los componen (por ejemplo, por solubilización). En este, caso, se ha demostrado que el uso de algún elemento capaz de secuestrar esos componentes, reduce enormemente la toxicidad de ese nanomaterial en particular. Sin embargo, la toxicidad de otros nanomateriales puede verse reducida cuando se agregan (formándose entonces conjuntos que son mucho mayores que los nanomateriales originales). Esta agregación puede darse por cambios de pH, de salinidad o por la presencia de ciertos compuestos químicos. Para otros muchos nanomateriales, no se dispone de este tipo de información.

¿Cómo se comporta la comunidad científica ante el reto de los riesgos de la nanotecnología, teniendo en cuenta sus múltiples aplicaciones y sus posibilidades de futuro? ¿Cuales son los retos a los que nos enfrentamos?
La revolución tecnológica que está provocando la nanotecnología, ha sido comparada por algunos especialistas con la revolución industrial ocurrida en Europa durante los siglos XVIII y XIX. Se calcula que el impacto de la nanotecnología sobre la economía mundial durante los próximos años llegará a varios billones de euros. Los científicos están por tanto al corriente del enorme impacto que esta tecnología tendrá en el desarrollo tecnológico de los próximos años. Por otra parte, también están interesados por la enorme capacidad de los nanomateriales para interaccionar con los seres vivos. Personalmente, creo que hay que incidir en tres aspectos: primero la investigación básica, que permita desentrañar los mecanismos de toxicidad de estos materiales; segundo, el desarrollo de ensayos apropiados (basados en los resultados del punto anterior), que permitan valorar la toxicidad de estos materiales y los riesgos ambientales que su uso comporte; tercero, el desarrollo simultáneo y urgente de una reglamentación que considere las especiales propiedades de estos materiales. Esta reglamentación debería permitir el desarrollo tecnológico y al mismo tiempo evitar o limitar al máximo los efectos negativos sobre las personas y el medio ambiente. No será una tarea fácil…

sábado, 15 de noviembre de 2008

¿Qué es la ecotoxicología?

Ecotoxicología es la ciencia de los contaminantes en la biosfera y de sus efectos sobre los elementos que la integran. Esta disciplina se forma por la aportación de otras muchas, entre ellas: la química, para el análisis y la predicción del destino que los contaminantes tendrán en el medio ambiente; la toxicología, para el estudio de los efectos adversos de los contaminantes sobre los organismos y de la ecología, para el estudio de las consecuencias ecológicas de la contaminación.