Saltar al contenido
Sobre Nosotros
El ingenioso arte de pescar
MERCURI
con nanopartículas

Los ríos, ciénagas, humedales y muchos de los cuerpos de agua de Colombia están contaminados de mercurio por cuenta de actividades como la minería ilegal. Los riesgos para la salud y los costos ambientales son altísimos. Un grupo de investigadores viene trabajando en una ingeniosa idea para enfrentar el problema.

 

En las dos últimas décadas, el mercurio ha estado silenciosamente presente en nuestras vidas. Este es el precio que los colombianos pagamos por la ambición del oro. Está en el atún enlatado que llega a la mesa. Apareció en concentraciones anormales en las muestras del pelo tomadas a indígenas del río Caquetá. Se oculta también en los bagres de la ciénaga de Zapatosa o entre las aguas de la de Ayapel. Hasta en las ballenas jorobadas que anidan en los golfos del Chocó y luego emprenden su viaje a la Antártida se encuentran trazas de este mineral pesado y tóxico. ¿A dónde más pensábamos que irían a parar las 75 toneladas de mercurio que cada año Colombia esparce sobre sí misma?

Cuando el investigador Carlos Pinilla regresó a Colombia hace cinco años, luego de un largo periplo por Europa en el que trabajó en Belfast con celdas solares, en Bristol con materiales a alta temperatura, en Italia con dispositivos para medicina, en Francia con isótopos, quería aplicar lo aprendido a solucionar problemas locales. Eso fue lo que se propuso al vincularse a la Universidad del Norte. Leyendo periódicos descubrió el problema que quería derrotar: mercurio contaminando los ríos y cuerpos de agua.

Con toda su experiencia en ciencia de materiales, lo primero que se vino a su mente fue usar carbón activado: la vieja y efectiva solución para muchos casos de contaminación. Rápidamente se imaginó recolectando cocos, metiéndolos en un horno a 700 °C para obtener el carbón activado y comenzar a trabajar con ese material. “La idea de siempre es que sean métodos baratos para solucionar problemas ambientales. No queremos materiales costosos fabricados en súper laboratorios que no se puedan comprar de forma barata porque serán difíciles de extender en un país como Colombia”, cuenta el profesor Pinilla.

Pero luego aparecieron las preguntas difíciles: ¿Qué vamos a hacer con el mercurio una vez atrapado? ¿Y cómo exactamente vamos a activar el carbón? ¿Cómo aplicar el carbón en un río sin violar normas ambientales? En su mente se asomó otra solución: nanopartículas. A Pinilla le gusta jugar a medir el mundo que vemos en nanómetros. Un ser humano mide 1000 millones de nanómetros. Una mosca mide unos 10 millones de nanómetros. Un ácaro ronda el millón de nanómetros. Una bacteria se acerca a los 100 nanómetros. Dentro de una de esas bacterias podrían almacenarse unas 10 nanopartículas. Justamente a esa minúscula escala podría estar la solución para el enorme problema del mercurio.

 

Alfredo Lora y Carlos Pinilla, profesores del Departamento de Física
Alfredo Lora y Carlos Pinilla, profesores de Física y Geociencias de Uninorte.

Por Pablo Correa Torres
Periodista
pablocorreatorres@gmail.com


 

 


 

La idea de siempre es que sean métodos baratos para solucionar problemas ambientales. No queremos materiales costosos fabricados en súper laboratorios que no se puedan comprar de forma barata porque serán difíciles de extender en un país como Colombia


Carlos Pinilla
Carlos Pinilla
Docente Física y Geociencias

Pinilla fue reclutando gente para atacar al problema. Juntos empezaron a pensar en el diseño de una nanopartícula que se pudiera meter al agua, que capturara el mercurio y que además fuera fácil de rescatar una vez introducida en un río o laguna. Una primera búsqueda en la literatura mundial dirigió su atención hacia un material especial: la magnetita. Este óxido común compuesto por tres átomos de hierro y cuatro de oxígeno tenía una de las características que necesitaban: propiedades magnéticas. Eso en la mente de Pinilla y sus colaboradores significaba que una vez adentro del agua podrían usar imanes para volver a sacar la nanopartícula de ahí.

Como siempre ocurre en ciencia, la respuesta a una pregunta abrió decenas de nuevas preguntas y retos. Por tratarse de un óxido, la exposición al agua deteriora la magnetita. Entonces comenzó la búsqueda de un material para revestir ese núcleo de magnetita y el grupo de investigación finalmente apostó por un escudo de salicilato, en palabras comunes y silvestres, una especie de vidrio. Pero como ni la magnetita ni el vidrio sirven para capturar mercurio, todavía estaban a medio camino de cumplir la misión.

“Pasamos varios meses pensando en qué tipo de moléculas podrían ayudarnos a capturar el mercurio hasta que descubrimos unas que se llaman thioles (conformado por un átomo de azufre y uno de hidrogeno). La ventaja es que el azufre reacciona muy bien con mercurio, genera un enlace fuerte”, narra el profesor Pinilla. ¿Dónde se encuentran los thioles? Donde poca gente se los imagina: en el brócoli, la cebolla, el aguacate, la papaya y muchos otros productos locales.

Alfredo Lora, profesor de Física y Geociencias de Uninorte, y su equipo de colaboradores se echaron esa primera tarea al hombro. A veces con el supercomputador de alto rendimiento y los cerca de 2000 procesadores que tiene Uninorte, y otras veces con uno más potente que les ofreció la Universidad de Bristol —uno de los socios y principales financiadores de esta investigación— comenzaron a modelar la interacción de todas estas moléculas con el mercurio para demostrar que era una solución viable.

Lora compara los átomos con las personas en una sociedad. En el caso de las últimas, su convivencia está regida por reglas establecidas en la constitución; en los segundos sus reglas de comportamiento están regidas por las interacciones que definen las leyes de la física. “Lo que hacemos es analizar la respuesta de esos átomos a ciertos esfuerzos externos, analizamos la energía de los enlaces y sus posibles deformaciones”, explica.

En ese primer paso ya había nacido una solución teórica: crearían una nanopartícula cuyo núcleo sería un diminuto pedacito de magnetita, un material barato y relativamente fácil de conseguir, la recubrirían de vidrio para protegerla del agua, y a esa casi invisible esferita le añadirían los thioles, cuya representación geométrica los asemeja a cabellos capaces de capturar el mercurio.

“El segundo paso fue el proceso de fabricación en el laboratorio”, recuerda el profesor Pinilla. Eso les tomó casi un año completo de trabajo. Un ir y venir de estudiantes y correos electrónicos entre Barranquilla y Bristol donde se construyó el prototipo de nanopartículas bajo la tutela de Sean Davis, Tom Scott y Neil Allan.

La tercera fase, en la que están embarcados ahora, es diseñar una forma segura y eficiente para introducir estas nanopartículas en cuerpos de agua. Para eso están pensando en una pintura fabricada con estas nanopartículas que podría servir para revestir una rejilla o algún instrumento que se introduciría en el cuerpo de agua elegido para descontaminar.

“El gran problema para avanzar siempre es el dinero”, se lamenta Pinilla. Si se han mantenido a flote hasta ahora es gracias a los aportes de los británicos y el respaldo de Uninorte, porque en Colombia no han encontrado apoyo a pesar de ser el país con mayor contaminación de mercurio per cápita, con 1126 casos de intoxicación por esta sustancia documentados entre 2013-2015 a un costo de mil millones de pesos por año. El segundo es China.

El grupo ahora enfrenta varios desafíos. Por un lado, aunque ya han hecho pruebas de laboratorio, necesitan demostrar la funcionalidad de esta idea en un escenario real, un cuerpo de agua contaminado. Necesitan entender mejor cuánto mercurio puede atrapar una nanopartícula, su eficiencia, qué otros átomos podrían interferir en la labor y, obviamente, diseñar y construir el instrumento a través del cual introducirían las nanopartículas en el agua. Entender los costos de fabricación también está entre las tareas pendientes. Adquirir la tecnología necesaria para realizar todo el proceso de fabricación de este tipo de nanopartículas en Colombia es otra más.

Es una carrera contra el tiempo y la ilegalidad. Los investigadores aplaudieron que el Gobierno colombiano ratificó en agosto de 2019 el Convenio de Minamata, un tratado internacional que se creó en 2013 y que busca ponerle freno al riesgo que el uso del mercurio representa para la salud y el medio ambiente a nivel mundial. Sin embargo, saben bien que los ríos de mercurio seguirán corriendo por el país y es necesario comenzar a limpiar la casa común.

“Algo que he aprendido es que la interdisciplinaridad es lo mejor que le puede pasar a uno como investigador”, dice Pinilla, quien no deja de buscar dónde estará el próximo investigador al que va a hablarle sobre la necesidad de trabajar juntos para limpiar el país de mercurio.

La tercera fase, en la que están embarcados ahora, es diseñar una forma segura y eficiente para introducir estas nanopartículas en cuerpos de agua

 

Relacionados:

Instituciones francesas y Uninorte, en investigación sobre materiales en el centro de la Tierra
Publicado en:mié, 07 dic 2016 07:00 - Grupo Prensa

¿Cómo saber qué pasa en el centro de la tierra?
Edición 001 - intellecta

Partícula diminuta para un trabajo grande
Edición 003 - intellecta

 

Compartir artículo en: 
 

   

Vigilada Mineducación

Km.5 Vía Puerto Colombia - Tel. (57) (5) 3509509 - Área Metropolitana de Barranquilla, Colombia © Universidad del Norte