La nanotecnología se dedica al diseño y la manipulación de la materia a nivel de átomos o moléculas, con infinidad de fines. Recientemente, Alberto Luis D’Andrea, director de Nanotecnología y Nuevas Tecnologías de la Universidad CAECE (Buenos Aires, Argentina), publicó en www.investigacionyciencia.es un artículo donde explica cómo la nanotecnología puede ofrecer variadas respuestas a las dificultades actuales del planeta. En este texto te ofrecemos un resumen de las alternativas que la nanotecnología brinda al medioambiente.
Energía Limpia
Una de las posibilidades que ofrece esta técnica es la mejora en cuanto a las formas alternas de producción de energía. Explicó D’Andrea que los nanocatalizadores son un aporte importante en la producción de energía limpia. Gracias a este aporte de la nanotecnología puede lograrse la conversión del dióxido de carbono en metano (componente principal del gas domiciliario). Además existen otros nanocatalizadores, nanofotocatalizadores y electro-nanofotocatalizadores que ayudan a obtener fuentes de energía. Por ejemplo a partir del dióxido de carbono ambiental hidrocarburos con más átomos de carbono.
En el caso de los paneles solares pueden ser mejorados gracias a la nanotecnología. Es posible aumentar su eficiencia o regular su tamaño. Incluso es posible que funcionen de noche captando la radiación infrarroja causante del efecto invernadero.
El autor además expuso la utilidad de la nanotecnología para aprovechar la humedad ambiental. Los denominamos paneles humedales celdas. Estos contienen proteínas con grupos carboxílos laterales, los más externos se protonan con la humedad. De esta forma establecen un gradiente de potencial eléctrico entre la parte superior e inferior.
Las baterías de aluminio-grafeno el cual permitirá mejorar la situación de los coches eléctricos. El aluminio abunda en la naturaleza como lo demuestra la producción mundial anual del año 2019 que fue de 62.8 millones de toneladas. Mientras tanto el litio producido en el mismo periodo fue de solo 0,077 millones de toneladas.
Nanotecnología para una agricultura sustentable
En su articuló Alberto Luis D’Andrea explicó como la nanotecnología puede mejorar y optimizar el uso de agroquímicos para lograr una agricultura más sustentable.
Los nanofertilizantes y nanopesticidas, cuyos principios activos se adsorben a nanopartículas (NPs), permiten su retención en el suelo dando más tiempo a la planta para su incorporación. Asimismo su utilización foliar permite el ingreso casi total en los vegetales. Solo el 1% aproximadamente llega a la raíz. Eso permite un importante ahorro de agroquímicos y el inicio de una producción agrícola realmente sustentable.
Lo anterior evita que los pesticidas contaminen el agua y los fertilizantes nitrogenados ingresan en un ciclo natural. El ingreso de sustancias nitrogenadas provoca la formación de gases NxOx que contribuyen al calentamiento global.
Avances para desalinizar el agua de mar
La nanotecnología puede ayudar minimizar costos del proceso de desalinización de agua de mar. D’Andrea propuso la utilización de plasmones de resonancia superficial localizada, que son nanopartículas de metales conductores.
El método funciona así: cuando la frecuencia electromagnética de la nube de electrones superficiales (plasma) entra en resonancia con alguna frecuencia de la radiación solar, las nanopartículas absorben la energía incrementando sensiblemente su temperatura. Colocadas en recipientes con agua de mar ese aumento de temperatura no se transmite a toda la masa de líquido. Se forma una burbuja de vapor a su alrededor, sube a la superficie y libera el vapor, luego las nanopartículas vuelven para iniciar otro ciclo.
Este método de desalinización es recomendado por la UNESCO por su casi nulo consumo energético. Solo requiere de nanopartículas reutilizables y sol.
Nanotecnología contra las enfermedades
D’Andrea señaló que la nanofotónica se basa en el hecho que una parte de la “luz” interactúa con las nanopartículas de dióxido de titanio generando con la humedad ambiente los radicales superoxidantes: O2. y OH. , capaces de destruir las membranas de virus, bacterias y hongos.
Pinturas con nanopartículas de dióxido de titanio se utilizan para eliminar virus, bacterias, hongos y sus metabolitos en hospitales, esculturas, comedores, restaurantes, escuelas, monumentos, etc. Para lograr el mismo efecto en ventanas se emplean membranas fabricadas con nanofibras del citado óxido.
Nanosensores
Información instantánea sobre distintos problemas ambientales se obtiene gracias a la nanotecnología. Datos como la concentración de dióxido de carbono, la detección rápida de incendios forestales. También el estrés hídrico de las plantas o la detección de contaminantes metálicos, entre muchos otros datos se consiguen gracias a los nanosensores y nanobiosensores.
Mejora de la eficiencia energética
El aislamiento térmico de las viviendas es de suma importancia y contribuye en gran medida al gasto energético. Calentar los espacios en invierno y enfriarlos en verano puede ser mucho más eficiente con recubrimientos poliméricos con nanobubujas de aire en su interior dificultan la transmisión del calor o frio dentro de los espacios.
La nanotecnología ha resultado igualmente eficiente en la iluminación domiciliaria.
Nanotecnología y el tratamiento de las aguas
La purificación del agua es posible al utilizar filtros comerciales realizados con una variedad importante de nanomateriales. D’Andrea citó como ejemplo los filtros realizados con nanofibras de alúmina de 2 nm de diámetro. Estos permiten separar del agua virus, bacterias, endotoxinas, ADN, ARN, entre otros.
Además las nanoparticulas pueden ser usadas en la eliminación de contaminantes de aguas y suelos. La gran adsorción de las nanopartículas unidas al carácter magnético de las nanopartículas férricas permite adsorber arsénico de aguas arsenicales. Posteriormente pueden separarse del fluido por campos magnéticos. La misma técnica puede utilizarse en aguas/suelos contaminados por hidrocarburos.
En algunos casos se hacen nanopartpiculas de óxido de titanio con núcleo férrico de modo de extraer los contaminantes orgánicos y finalmente destruirlos mediante la oxidación nanofotónica.
D’Andrea aseguro que estas aplicaciones nanotecnológicas contribuyen a combatir la problemática ambiental. Puntualizó que muchas de ellas se integran y/o complementan. Resaltó que al construir átomos y moléculas se puede intentar mantener un planeta viable.
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