Detección y captura de agentes de contraste en fuentes de agua
Los medios de contraste (CMA, por sus siglas en inglés) se utilizan en procedimientos médicos de diagnóstico por imagen como los rayos X, la resonancia magnética y la tomografía computarizada. Alteran temporalmente el modo en que las herramientas de diagnóstico interactúan con el cuerpo, mejorando así las imágenes producidas y dando lugar a evaluaciones clínicas más precisas. Sin embargo, los CMA se clasifican entre los contaminantes farmacéuticos más persistentes(se abrirá en una nueva ventana). Aunque entran en los ecosistemas acuáticos en concentraciones relativamente bajas, provocan la acumulación de subproductos tóxicos perjudiciales para la salud y el medio ambiente. El proyecto REMEDI(se abrirá en una nueva ventana), financiado por las acciones Marie Skłodowska-Curie, reunió a socios académicos e industriales para abordar el creciente desafío de la contaminación farmacéutica en nuestros sistemas hídricos.
Comprender el comportamiento de los CMA
El elevado uso de CMA y su estabilidad química crean barreras para su eliminación con los métodos convencionales de tratamiento del agua. Para encontrar técnicas de reparación eficaces, el equipo de REMEDI trató primero de examinar el comportamiento de los CMA mediante una combinación de experimentos de laboratorio y modelos numéricos. El objetivo era evaluar la movilidad y retención de CMA en diferentes medios porosos y entornos acuáticos naturales, incluidos lagos, manantiales y pozos de aguas subterráneas. «Nuestro trabajo reveló que los CMA son muy persistentes y que su movilidad se ve influida por las interacciones con la química del agua y las propiedades físicas de los sedimentos y los materiales porosos», afirma Alberto Guadagnini, coordinador del proyecto. «Estos conocimientos nos permitieron comprender los mecanismos que controlan el transporte, la unión y la recuperación de los CMA en los sistemas acuáticos», añade Guadagnini.
Una nueva clase de materiales correctores
El siguiente paso fue buscar materiales que aglutinaran eficazmente los CMA en el agua. El equipo de REMEDI probó primero subproductos que contenían hierro (Fe), y aunque al principio parecían prometedores, al final no funcionaron como se esperaba. Posteriormente, la atención se centró en el desarrollo y la optimización de materiales adsorbentes alternativos, como el carbón activado granular y las arcillas modificadas. Esos materiales, elegidos por su estabilidad, selectividad y adaptabilidad, demostraron ser muy eficaces en la captura de CMA. A partir de este hallazgo, el proyecto desarrolló un método de recuperación basado en la filtración y la adsorción, por el que el agua contaminada pasa a través de filtros que contienen los materiales reactivos, que atrapan los CMA a la vez que permiten el paso del agua limpia. «Al optimizar las condiciones de flujo, la geometría del filtro y las propiedades del material, pudimos mejorar la interacción entre los CMA y el adsorbente, lo cual permitió una eliminación más eficaz y una posible recuperación de los CMA para su reutilización», explica el director del proyecto, Giovanni Porta. Los CMA pueden recuperarse potencialmente del filtro sorbente, asegurando el suministro de productos farmacéuticos críticos, o podrían reutilizarse para aplicaciones industriales. Este uso circular reducirá los residuos y limitará el consumo de recursos.
Sentar las bases para la aplicación práctica
El objetivo de REMEDI, que combina el aprendizaje automático, los modelos basados en la física y las pruebas experimentales, era preparar el terreno para trasladar los descubrimientos al mundo real. El equipo del proyecto destacó las consideraciones clave que guiarán las aplicaciones sobre el terreno: entre ellas, la compleja composición del agua, los bajos niveles de contaminantes que requieren materiales altamente selectivos para una captura y recuperación eficaces, y la durabilidad del material a largo plazo. El equipo de REMEDI también llevó a cabo un estudio en centros médicos para evaluar la concienciación sobre los impactos medioambientales relacionados con los CMA, que reveló un conocimiento limitado por parte de los profesionales sanitarios. Esta observación presentaba una oportunidad importante: la sensibilización de la comunidad médica podría fomentar el uso de medidas proactivas junto con la tecnología para reducir los impactos de los CMA en los ecosistemas acuáticos. Tales medidas podrían incluir, por ejemplo, la recogida de orina tras el examen para evaluar las concentraciones de CMA, así como prácticas avanzadas de manipulación de CMA. En última instancia, los conocimientos de REMEDI podrían orientar la política hacia métodos avanzados de filtración y recuperación de contaminantes, así como hacia nuevos fines para los CMA, iniciando prácticas más sostenibles tanto en el ámbito sanitario como en el medioambiental.
