Nueva tecnología utiliza la luz solar para ayudar a reducir los dañinos químicos eternos.

A medida que la preocupación por los llamados químicos eternos no deja de crecer, científicos de todo el mundo compiten en una carrera contrarreloj para hallar soluciones que permitan eliminarlos definitivamente del medio ambiente. Estos compuestos creados por el ser humano, omnipresentes en la fabricación industrial, espumas contra incendios y multitud de productos de consumo, se encuentran ya en prácticamente cualquier rincón del planeta, desde el agua que bebes y los lagos de montaña hasta el propio polvo que se acumula en tu hogar.

Lamentablemente, mientras estas sustancias se acumulan en nuestros organismos, los químicos eternos se han vinculado con problemas de salud extremadamente graves. En este momento, la tarea de mitigar la exposición recae principalmente sobre vosotros, los consumidores, que podéis optar por usar filtros de agua, desechar el menaje de cocina antiadherente y evitar ciertos tipos de envases alimentarios. Sin embargo, una nueva esperanza surge del ámbito científico para atajar el problema desde la raíz.

Un equipo de investigación internacional, liderado por la Universidad de Bath en el Reino Unido, ha desarrollado un método innovador para descomponer los PFAS —el término químico para estos compuestos persistentes— utilizando únicamente la ayuda de la luz solar. No solo han logrado transformar con éxito los PFAS en compuestos mucho menos dañinos, sino que esta tecnología también podría emplearse para detectar estos químicos en nuestro entorno de forma mucho más ágil, tal y como se detalla en su estudio publicado en la revista científica RSC Advances.

Esperamos que nuestra tecnología pueda, en el futuro, integrarse en un sensor portátil sencillo que se utilice fuera del laboratorio, por ejemplo, para detectar dónde existen niveles más altos de PFAS en el medio ambiente, ha señalado Frank Marken, líder del proyecto en el Departamento de Química e Instituto de Sostenibilidad y Cambio Climático de la Universidad de Bath. Este avance supone un giro radical en la forma en que abordamos la contaminación química global, pasando de la simple contención a la eliminación activa.

¿Qué son exactamente los químicos eternos y por qué deberían preocuparte?

Desde la introducción de las sustancias perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas (PFAS) en la década de 1940, estos compuestos se han extendido de forma masiva tanto en la naturaleza como en nuestros domicilios. Su popularidad en la industria se debe a sus propiedades químicas increíblemente estables, que los hacen resistentes al calor, al agua y a las grasas. El problema es que esa misma estabilidad es su mayor condena: se degradan con una lentitud exasperante, si es que llegan a hacerlo alguna vez, lo que les permite acumularse con facilidad en vuestros cuerpos, en los sistemas de suministro de agua y en las cadenas alimentarias de todo el mundo.

Los PFAS se utilizan en muchísimos productos diferentes, desde ropa impermeable hasta barras de labios, pero se acumulan en el cuerpo y en el medio ambiente con el paso del tiempo, provocando efectos tóxicos, explica la primera autora del estudio, Fernanda Martins, de la Universidad de São Paulo. Al ser moléculas que no existen de forma natural, la naturaleza no tiene herramientas biológicas para romper sus fuertes enlaces de carbono y flúor, lo que crea un ciclo de contaminación persistente que afecta a todas las escalas de la vida.

Aunque todavía no comprendemos del todo los efectos a largo plazo que los PFAS tienen sobre nuestra salud y el entorno, las pruebas actuales son alarmantes. Según la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA), existe una conexión directa entre los químicos eternos y un mayor riesgo de sufrir ciertos tipos de cáncer, impactos negativos en la fertilidad y un deterioro significativo del sistema inmunológico. Esta realidad hace que la búsqueda de métodos de limpieza sea una prioridad absoluta para la salud pública global.

El impacto devastador de los PFAS en la salud humana y el ecosistema

La exposición a estas sustancias no es un evento aislado, sino un proceso acumulativo que ocurre día tras día. Cuando consumes alimentos procesados envueltos en papeles resistentes a la grasa o bebes agua de fuentes no tratadas específicamente para filtrar PFAS, estas moléculas entran en tu torrente sanguíneo. Una vez allí, tienen una afinidad especial por las proteínas de la sangre y pueden permanecer en órganos vitales como el hígado y los riñones durante años, interfiriendo en procesos metabólicos críticos.

A nivel reproductivo, los estudios han mostrado que niveles elevados de PFAS en el organismo pueden reducir las probabilidades de concepción y alterar el desarrollo hormonal en adolescentes. Además, en los niños, se ha observado que estos químicos pueden reducir la eficacia de las vacunas, lo que sugiere que el sistema inmunitario se ve comprometido y no puede responder adecuadamente a las amenazas externas. Si piensas en la magnitud del problema, te darás cuenta de que no es solo una cuestión ambiental, sino un desafío generacional.

En el ecosistema, el panorama es igualmente sombrío. Los PFAS se desplazan a través del ciclo del agua, llegando a océanos y zonas remotas como el Ártico. Allí, los animales situados en la cima de la cadena trófica, como los osos polares o los grandes cetáceos, presentan concentraciones altísimas de estos compuestos. Esto altera sus capacidades de supervivencia y reproducción, amenazando la biodiversidad de ecosistemas que ya están bajo la presión del cambio climático.

El descubrimiento: Cómo la luz solar puede destruir lo indestructible

Con el objetivo de ampliar el catálogo actual de métodos de descontaminación, que suele ser complicado y costoso, el equipo de investigación compuesto por científicos del Reino Unido, Brasil, Escocia y Gales ha desarrollado un catalizador de carbono sencillo. Este material, combinado con un polímero microporoso rígido, se activa mediante la energía de la luz solar para realizar una tarea que hasta ahora parecía imposible en condiciones naturales.

El funcionamiento técnico es fascinante: el polímero actúa como una guía que obliga a las moléculas de PFAS a unirse al catalizador. Una vez que están atrapadas, el catalizador utiliza la energía de los fotones solares para romper los enlaces químicos de los PFAS en un proceso conocido como fotodegradación. Los productos resultantes de esta reacción son dióxido de carbono y fluoruro, sustancias que ya existen de forma natural en nuestro entorno y que no presentan la toxicidad ni la persistencia de los químicos originales.

Nuestro proyecto ha combinado un catalizador de carbono fácil de fabricar con un polímero llamado PIM-1 para que la descomposición de los PFAS sea más eficiente, especialmente en un pH neutro, añade Martins. Esto es crucial porque el pH neutro es el que encontraríais habitualmente en ríos, lagos y suministros de agua potable, lo que significa que el método podría aplicarse en condiciones reales sin necesidad de añadir productos químicos agresivos para alterar la acidez del agua.

La ciencia detrás del polímero PIM-1 y el catalizador de carbono

Para que comprendas la relevancia de este avance, es necesario analizar por qué los métodos anteriores fallaban. Tradicionalmente, eliminar PFAS requería procesos de oxidación térmica a temperaturas extremadamente altas o el uso de filtros de carbón activo que simplemente "atrapaban" el químico pero no lo destruían. Esto creaba el problema de qué hacer con los filtros contaminados después de su uso. La innovación de la Universidad de Bath reside en la destrucción total de la molécula.

El polímero PIM-1 (Polímero de Microporosidad Intrínseca) funciona como una especie de esponja molecular con poros de un tamaño específico para capturar las largas cadenas de PFAS. Una vez que la molécula está "sujeta" en el lugar correcto, el catalizador de carbono, que es económico de producir y respetuoso con el medio ambiente, recibe la luz solar y genera electrones que atacan los enlaces carbono-flúor. Es una solución elegante que aprovecha una fuente de energía gratuita y limpia.

Además, este proceso de fotodegradación es significativamente más sostenible que las alternativas industriales. No requiere grandes infraestructuras de energía ni el transporte de residuos peligrosos. Imagina que, en un futuro cercano, podrías tener sistemas de tratamiento de agua en vuestras comunidades que funcionen de manera autónoma bajo el sol, limpiando el agua de estos contaminantes persistentes sin generar una huella de carbono elevada.

De la descontaminación a la detección: Sensores portátiles para el futuro

El prototipo desarrollado por el equipo internacional no solo ha demostrado ser eficaz descomponiendo los PFAS, sino que tiene una segunda aplicación vital: la monitorización ambiental. Actualmente, saber si hay químicos eternos en un pozo o en un río es una tarea titánica que requiere enviar muestras a laboratorios especializados, utilizar equipos que cuestan cientos de miles de euros y esperar semanas por los resultados.

Los investigadores han descrito cómo esta tecnología podría transformarse en un sensor que mida la cantidad de fluoruro liberado durante la reacción. Al ser el fluoruro un subproducto de la descomposición de los PFAS, su presencia y cantidad sirven como un indicador preciso de cuánta contaminación inicial había en la muestra. Esto abriría la puerta a la creación de dispositivos de mano que podríais utilizar vosotros mismos para comprobar la calidad del agua en tiempo real.

En la actualidad, es muy difícil detectar los PFAS, ya que se requiere equipo costoso en un laboratorio especializado, explica Marken. Aunque el método todavía se encuentra en sus primeras etapas de desarrollo, el equipo se muestra muy optimista sobre su potencial para convertirse en un sensor portátil fuera del laboratorio. El objetivo ahora es colaborar con la industria privada para escalar la producción y llevar esta tecnología de los tubos de ensayo al mundo real.

Desafíos actuales y el camino hacia la producción a gran escala

A pesar del éxito del prototipo, pasar de un experimento de laboratorio a una solución global presenta retos importantes. Uno de ellos es la variedad de los PFAS. Existen miles de variantes químicas diferentes dentro de esta familia, y aunque el método de la Universidad de Bath ha funcionado con los tipos más comunes, los científicos deben asegurar que el catalizador sea igualmente efectivo con las cadenas más cortas o las nuevas versiones de químicos eternos que la industria está introduciendo para sustituir a los antiguos.

Otro desafío es la durabilidad del catalizador y del polímero PIM-1. Para que sea viable en plantas de tratamiento de agua de gran tamaño, el material debe poder reutilizarse miles de veces sin perder su capacidad de capturar y destruir los contaminantes. Los investigadores están trabajando en mejorar la robustez de la estructura molecular para que pueda soportar largas exposiciones a la intemperie y al flujo constante de agua sin degradarse prematuramente.

No obstante, el interés por parte de la industria y de los organismos reguladores es máximo. Con normativas cada vez más estrictas en la Unión Europea y Estados Unidos sobre los niveles permitidos de PFAS en el agua potable, las empresas de suministro de agua están buscando desesperadamente soluciones que no solo filtren, sino que eliminen el problema. Esta tecnología basada en luz solar se posiciona como una de las opciones más prometedoras y económicas en el horizonte cercano.

Cómo podéis protegeros de los químicos eternos en vuestra vida diaria

Mientras la tecnología de sensores y descontaminación termina de desarrollarse y llega a vuestras ciudades, existen medidas proactivas que podéis tomar para reducir la carga de PFAS en vuestro cuerpo y en vuestro hogar. La concienciación es el primer paso: debéis aprender a identificar dónde se esconden estos químicos invisibles para evitar comprarlos o consumirlos siempre que sea posible.

Una de las formas más comunes de exposición es a través del menaje de cocina. Si tenéis sartenes antiadherentes viejas o rayadas, es muy probable que estéis liberando pequeñas partículas de PFAS en vuestra comida cada vez que cocináis a altas temperaturas. Una alternativa excelente es cambiar a sartenes de acero inoxidable, hierro fundido o cerámica certificada libre de PFOA y PFOS. Del mismo modo, evitad en lo posible el uso de envases de comida rápida que tengan recubrimientos brillantes o resistentes a la grasa, como algunas cajas de pizza o bolsas de palomitas para microondas.

En cuanto al agua, si sospecháis que vuestra zona podría estar afectada por vertidos industriales o espumas contra incendios, podéis instalar filtros de agua en casa. Los filtros de carbón activado granulado y, especialmente, los sistemas de ósmosis inversa son muy eficaces para reducir drásticamente la concentración de PFAS antes de que lleguen a vuestro vaso. Al tomar estas pequeñas decisiones diarias, no solo protegéis vuestra salud, sino que también enviáis un mensaje claro al mercado demandando productos más seguros y sostenibles.

El papel del microbioma y la resiliencia del cuerpo humano

Un aspecto fascinante que la ciencia está empezando a explorar es cómo nuestro propio cuerpo intenta lidiar con estas sustancias. Investigaciones recientes sugieren que vuestro microbioma intestinal —esa vasta comunidad de bacterias que vive en vosotros— podría jugar un papel en la absorción o el bloqueo de ciertos químicos eternos. Aunque no pueden destruir las moléculas de PFAS por sí solas, unas bacterias intestinales saludables podrían ayudar a mitigar algunos de los efectos inflamatorios que estos químicos provocan en el organismo.

Esto refuerza la importancia de mantener una dieta equilibrada y un estilo de vida saludable. Si bien no podéis evitar los químicos eternos al 100%, podéis aseguraros de que vuestro sistema inmunológico y vuestros órganos de desintoxicación, como el hígado, estén en las mejores condiciones posibles para gestionar la carga tóxica ambiental. La combinación de avances tecnológicos, como el catalizador de luz solar de Bath, y el cuidado personal preventivo es la mejor estrategia que tenemos actualmente.

En conclusión, aunque el desafío de los PFAS es inmenso y complejo, avances como el de la Universidad de Bath demuestran que la ingenio humano tiene el potencial de revertir incluso los daños más persistentes. La transición hacia un mundo libre de químicos eternos está en marcha, impulsada por la ciencia, la regulación gubernamental y la elección consciente de consumidores informados como vosotros.

Fuentes

https://www.eurekalert.org/news-releases/1117777

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/RA/D4RA03423J

https://www.epa.gov/pfas/our-current-understanding-human-health-and-environmental-risks-pfas

https://www.bath.ac.uk/announcements/sunlight-powered-catalyst-breaks-down-forever-chemicals/

https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/pIM-1-polymer