Por Reyna Berenice González González
En años recientes se ha presenciado una gran concientización sobre los impactos ambientales relacionados a compuestos químicos tóxicos como hidrocarburos aromáticos policíclicos y pesticidas. Sin embargo, esta concientización aún no ocurre con los efectos relacionados a contaminantes emergentes, definidos como un grupo de contaminantes con impactos ecológicos y/o en la salud humana que no están actualmente regulados por las autoridades ambientales. En este grupo se incluyen los productos farmacéuticos y sus residuos, los cuales son de gran preocupación debido a su persistencia y bioacumulación.
El impacto positivo que los medicamentos han tenido en la longevidad y la salud humana es indudable. Las innovaciones farmacéuticas, como la penicilina y las vacunas, han sido responsables del extraordinario aumento en la esperanza de vida después de 1940. Además, el acceso actual a medicamentos efectivos, seguros y asequibles para la población mundial ha potenciado el impacto positivo de la industria farmacéutica en la población, siendo ésta una de las industrias más ricas del mundo.
Sin embargo, la expansión de la industria farmacéutica también resulta en un problema de salud pública mundial, ya que el incremento en ventas y uso excesivo de medicamentos también representan mayores cantidades de productos químicos que ingresan al medio ambiente. Esto ha ocasionado la presencia de residuos farmacéuticos en casi todos los entornos acuáticos del mundo, incluyendo ríos, lagos y aguas subterráneas.
Los medicamentos y sus residuos ingresan al medio ambiente a través de diferentes vías, siendo las fuentes principales: (1) las descargas de aguas residuales provenientes de industrias farmacéuticas, (2) aguas residuales domésticas y hospitalarias, (3) efluentes agrícolas que contienen compuestos farmacéuticos excretados en la orina y heces de animales y (4) la eliminación inadecuada de medicamentos no utilizados o expirados (Figura 1).
Los métodos convencionales para la eliminación de medicamentos normalmente consisten en incineración a altas temperaturas después de su recolección. La incineración, a pesar de su efectividad, no es una opción viable debido al consumo energético y la liberación de gases tóxicos. De manera similar, el desecho en vertederos junto con basura común no es una práctica recomendada, por la posible degradación, adsorción y salida del vertedero mediante lixiviados. Por otro lado, los medicamentos que terminan en el drenaje y los metabolitos excretados a través del cuerpo humano llegan a las plantas de tratamiento de aguas residuales. Estas plantas consisten en un conjunto de tratamientos biológicos y fisicoquímicos, que aunque son efectivos para contaminantes convencionales, no lo son para productos farmacéuticos.
De esta forma, la ineficiencia de los métodos convencionales para remover medicamentos y sus residuos del agua conducen a la búsqueda de nuevas tecnologías y materiales para su correcto tratamiento. Entre estos sobresale la bioremediación asistida por microorganismos capaces de degradar estos contaminantes, que frecuentemente se realiza bajo condiciones específicas y en biorreactores. Se ha reportado la degradación aeróbica de paracetamol y sulfametoxazol, disminuyendo considerablemente sus concentraciones. También aguas residuales proveniente de industrias farmacéuticas y agua contaminada con antibióticos han sido eficientemente tratadas bajo condiciones anaeróbicas. Otra estrategia interesante es la fitorremediación, en donde se han utilizado plantas como Cyperus alternifolius, Phragmites australis, Myriophyllum aquaticum y Cucumis sativus para remover antibióticos como tetraciclina, oxitetraciclina y clortetraciclina. Los tratamientos fúngicos también han demostrado su efectividad para degradar compuestos como ibuprofeno y diclofenaco. Por otro lado, la fotocatálisis, que implica la absorción de luz por un catalizador para acelerar una reacción, ha sido también utilizada para la eliminación de medicamentos presentes en agua. En este sentido, nuevos nanomateriales como los “carbon dots” están jugando un papel importante en la optimización de los procesos de remediación. Estos nanomateriales presentan propiedades fascinantes como biocompatibilidad, estabilidad óptica, fácil modificación superficial, solubilidad en agua, fotoluminiscencia, alta capacidad de absorción de luz solar y una efectiva transferencia de electrones que los hacen excelentes candidatos para el tratamiento de contaminantes farmacéuticos mediante fotocatálisis.
Estos nuevos materiales y tecnologías han demostrado una gran efectividad en el tratamiento de aguas contaminadas por fármacos y sus residuos. Sin embargo, ésto no debe ser considerado como la solución sino como parte de una solución integrada que comienza con un enfoque de prevención. La prevención de la contaminación suele ser un camino inexplorado para minimizar los impactos ambientales de la industria farmacéutica; sin embargo, es muy relevante evitar la liberación inicial de estos desechos farmacéuticos al medio ambiente. De esta forma, las posibles direcciones de investigación deben estar dirigidas hacia los desafíos actuales desde una perspectiva tanto de remediación como de prevención.
Autor
Reyna Berenice González González. Doctora en Ciencias de Ingeniería. Investigadora Postdoctoral en grupo de investigación Sustainable and Applied Biotechnology (SAB), Tecnológico de Monterrey, Campus Monterrey. Contacto: [email protected]
Para más información:
- González-González, R. B., Sharma, A., Parra-Saldívar, R., Ramirez-Mendoza, R. A., Bilal, M., & Iqbal, H. M. N. (2022). Decontamination of emerging pharmaceutical pollutants using carbon-dots as robust materials. Journal of Hazardous Materials, 423. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2021.127145
- González-González, R. B., Sharma, P., Singh, S. P., Américo-Pinheiro, J. H. P., Parra-Saldívar, R., Bilal, M., & Iqbal, H. M. N. (2022). Persistence, environmental hazards, and mitigation of pharmaceutically active residual contaminants from water matrices. Science of the Total Environment, 821. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.153329
