Gene Cloning and DNA analysis.

APLICACIÓN DE LA NANOTECNOLOGIA EN LAS PROBLEMATICAS DEL AGUA

Una de las grandes problemáticas actuales es sin duda el abastecimiento de agua en el mundo, debido a esto, uno de los principales enfoques que se debe dar a la nanotecnología es el buscar una manera de hacer más efectivo su abastecimiento. Según el Banco Mundial, el agua es una de las grandes preocupaciones de las Naciones Unidas y es que casi la mitad de la población mundial no tiene acceso a un sistema básico de sanidad, y casi 1.5 billones de personas no tienen acceso a agua potable (Valverde & Cano, 2005). El principal objetivo de incluir a la nanotecnología en esta problemática es el de cubrir los porcentajes de la población mundial que no tienen abastecimiento de agua así como optimizar sectores en donde el uso de agua reduce considerablemente la cantidad de agua para consumo doméstico. Hoy en día, diversas enfermedades relacionadas con el agua causan la muerte de miles de personas. Todo esto se podría prevenir con nanotecnología. La nanotecnología molecular puede ofrecer diversas oportunidades para esta problemática de agua no pura. Tecnologías de tratamiento eléctrico mecánicos sencillas y confiables pueden recuperar esta agua contaminada para uso del sector agrícola, industrial o incluso para el mismo uso doméstico. Filtros físicos con poros de una escala nanométrica pueden eliminar el 100 por ciento de bacterias, virus y hasta priones (Condori, 2010) Una tecnología de separación eléctrica que atrae a los iones a láminas supercondensadoras puede eliminar sales y metales pesados. La capacidad de reciclar el agua de cualquier fuente para cualquier uso podría ahorrar enormes cantidades de agua y permitir el uso de recursos de agua hasta ahora no aprovechables. Un filtro de agua totalmente eficaz sería capaz de regenerar aguas sucias de actividades agrícolas e industriales.

Actualmente, aproximadamente 3,600 km3 de agua dulce son extraídos para consumo humano, es decir, 580 m3 per cápita por año. La agricultura es el sector que consume más agua, representando globalmente alrededor del 69 por ciento de toda la extracción, el consumo doméstico alcanza aproximadamente el 10 por ciento y la industria el 21 por ciento como se puede apreciar en la tabla 1  (Berbel, 2007).[pic 1][pic 2]

El trasladar la actividad agrícola a invernaderos también podría recuperar gran cantidad del agua que se destina a este sector, siendo el sector que más consume del agua dulce extraída, además, la agricultura realizada en invernaderos requiere menos mano de obra, menos terreno que la agricultura tradicional realizada en terrenos al aire libre y ofrece una cierta independencia de las condiciones meteorológicas como por ejemplo cambios estacionales y sequías. Con la nanotecnología se podrían construir invernaderos, con o sin aislamiento termal, a un coste muy bajo. En resumen, un traslado del sector de la agricultura hacia los invernaderos produciría una gran reducción en el consumo del agua, el uso de terrenos y en la escasez de alimentos causada por razones meteorológicas (Berbel, 2007).

El agua es un recurso escaso y, para muchos países, en especial en Medio Oriente, la oferta ya no alcanza para satisfacer la demanda. Sometida a las presiones del cambio climático y del crecimiento demográfico, el agua se convertirá en un recurso aún más escaso, sobre todo en las regiones en desarrollo, donde incluso el agua disponible suele no ser apta para el consumo La lucha por asegurar que toda la población tenga acceso al agua potable ha sido consagrada en los Objetivos de Desarrollo del Milenio de la ONU, al proponer que en 2015 se reduzca a la mitad la cantidad de personas carentes de acceso sostenible al agua potable. Según el Programa Mundial de Evaluación de los Recursos Hídricos, lograrlo significaría mejorar el abastecimiento de agua de 1.500 millones de personas. [World Water Assessment Programme]

La economía y la tecnología a menudo han aportado enfoques para proveer de agua a comunidades pobres. La solución económica pondría énfasis en la importancia de la reglamentación, las instituciones y la apertura de los mercados. Por su parte, el enfoque tecnológico se centraría en el diseño de bombas de agua, sistemas de filtración o aplicaciones novedosas, por ejemplo, de tipo nanotecnológico.

Las nanotecnologías podrían paliar los problemas del agua si resuelven los retos técnicos que presenta la remoción de contaminantes como bacterias, virus, arsénico, mercurio, pesticidas y sal.

Como ocurre con todo lo construido a través de la nanotecnología molecular, los costes iniciales de fabricación de un sistema de tratamiento del agua serían muy bajos, además de que el coste de la energía por consecuencia también sería bajo. Materiales de filtro bien estructurados y pequeños actuadores permitirían que hasta los elementos de filtro más pequeños podrían controlarse y limpiarse.

La fabricación molecular podría reemplazar a un gran porcentaje de la producción industrial, se podría trasladar gran parte de la agricultura a invernaderos y el agua de uso doméstico se podría tratar y reciclar. Si se adoptasen todos estos pasos, se podría reducir el consumo del agua de un 50 a un 80 por ciento (Starke, 2006).

Más de 2.000 millones de personas carecen de un suministro de agua segura para consumo. Se calcula que la contaminación de las aguas contribuye todos los años a la muerte de quince millones de niños menores de cinco años.

[pic 3][pic 4]Nanotecnólogos del Instituto Politécnico de Rensselaer de Nueva York, en colaboración con un equipo de la Universidad Hindú de Benarés desarrollan filtros de nanotubos de carbono para eliminar los contaminantes del agua. Los filtros permiten el paso de la molécula de agua a tráves de un dispositivo formado por nanotubos que atrapa bacterias dañinas como Escherichia coli y el virus de la polio de hasta un tamaño de 25 nanómetros de diámetro. Su objetivo es desarrollar un filtro de agua de bajo coste que pueda limpiarse y reutilizarse. Durante la última decada, una gran variedad de estructuras de nanotubos han sido sintetizados por deposición química de vapor, ha sido propuesta la idea de utilizar estructuras de nanotubos en los procesos de separación, pero construir estructuras macroscopicas, controlando la geometría, densidad y dimensión sigue siendo un reto hoy en día. El Instituto Politécnico ha reportado la creación de nanotubos de carbono freestanding, de manera macroscopica con paredes alineadas radialmente (Fig. 2), huecos y de diámetros y longitudes de hasta varios centímetros(Fig. 1). Estas membranas cilíndricas se utilizan como filtros en dos procesos importantes: la eliminación de multiples componentes de hidrocarburos pesados del petróleo, lo cual es un paso importante posterior a la destilación del petróleo crudo y consta de un proceso de filtrado de un solo paso y la filtración de contaminantes bacterianos del agua. Estos macro filtros pueden ser limpiado a traves de la autoclave y sonicación. La excepcional estabilidad térmica y mecanica de los nanotubos la facilidad de sintesís y la frabricación rentable, le permiten competir contra materiales como la ceramica y membranas de separación de polímeros utilizadas comercialmente (Srivastava et al, 2004). [pic 5]

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