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martes, 20 de septiembre de 2016

Metodologías para el tratamiento de aguas contaminadas


Nota editorial: Contaminación del agua y tecnologías para su tratamiento

Autores: D. Harikishore Kumar Reddy y S.M. Lee

Lugar de trabajo de los autores: Department of Environmental Engineering, Kwandong University, Gangneung, Republic of Korea

Cita original: Kumar Reddy D.H. and Lee S.M (2012) Water Pollution and Treatment Technologies. J. Environ. Anal. Toxicol. 2:e103. doi:10.4172/2161-0525.1000e103

La contaminación del agua

El agua es la fuente de la vida y se considera el recurso natural más esencial. El agua cubre la mayor parte de nuestro planeta; sin embargo, aproximadamente el 98% de la misma es agua de mar y no puede ser utilizada para beber, debido a la elevada concentración de sal. Aproximadamente el 2% del agua del planeta es dulce, pero un 1,6% está encerrada en los casquetes polares y en los glaciares. Otro 0,36% se encuentra debajo de la tierra en los acuíferos y pozos. Por lo tanto, sólo alrededor del 0,036% del suministro total de agua del planeta se encuentra accesible en los lagos y ríos.

Una encuesta de la OMS/UNICEF señala que en 45 países en vías de desarrollo, las mujeres y los niños son los principales responsables del aprovisionamiento de agua en la gran mayoría (76%) de los hogares. Esto es tiempo que no se destina a trabajar en un trabajo que genere ingresos, al cuidado de los miembros de la familia, o a asistir a la escuela [1].

Por otra parte, los recursos existentes de agua dulce poco a poco están siendo contaminados y no se encuentran disponibles para el consumo, a causa de las actividades humanas o industriales. La creciente contaminación de los sistemas de agua dulce con miles de compuestos químicos industriales y naturales es uno de los principales problemas ambientales que enfrenta la humanidad en todo el mundo [2]. La creciente población mundial y el rápido avance de la industrialización están provocando una demanda mayor que nunca sobre una fuente de agua que es cada vez menor, lo que hace que la misma sea un recurso muy valioso en cada vez más países. En algunas partes del mundo, el agua es un bien fundamental. Recientemente, un artículo publicado en Nature indica que el 80% de la población mundial está expuesta a altos niveles de amenaza en cuanto a la seguridad del agua [3].

Un número cada vez mayor de contaminantes están ingresando a los suministros de agua provenientes de la industrialización y de la actividad humana, ejemplo de esto son los metales pesados, colorantes; productos farmacéuticos; pesticidas, flúor, fenoles, insecticidas, pesticidas y detergentes. Y en el caso de productos farmacéuticos podemos encontrar productos de cuidado personal, hormonas, pesticidas y otros compuestos químicos que se liberan a los reservorios de agua. Están apareciendo compuestos muy peligros para la salud que antes no existían lo que plantea la necesidad de contar con leyes adecuadas [2]. Muchos contaminantes del agua no han podido ser determinados, debido a que nuevos compuestos químicos de rápida industrialización están siendo continuamente desarrollados y lanzados al mercado, y tarde o temprano aparecen en los sistemas acuáticos. Además los microrganismos patógenos transmitidos por el agua se distribuyen en todo el mundo. Estos microrganismos patógenos ingresan a los cursos de agua a través de aguas residuales sin tratar, alcantarillas, tanques sépticos, efluentes agrícolas y por vertido de diferentes industrias, especialmente las industrias del curtido y envasado de carne. Las principales fuentes de contaminación del agua se muestran en la Figura 1.
















Figura 1: Fuentes principales de contaminantes del agua

Los contaminantes emergentes detectados en el agua pueden tener efectos adversos sobre la salud humana y los ecosistemas acuáticos. El agua limpia, libre de productos químicos tóxicos y patógenos es esencial para la salud humana. Además de éstos ascpectos, la contaminación del agua es una gran preocupación luego de un desastre natural. Los desastres naturales (por ejemplo., tsunamis, terremotos, huracanes, inundaciones y volcanes), pueden tener una gran influencia en la calidad del agua.

En las próximas décadas, la escasez de agua puede, a menos que se desarrollen nuevas maneras de suministrar agua limpia, provocar inestabilidad social y política, guerras y enfermedades por el agua. El aumento de la conciencia pública ha hecho que gobiernos y organizaciones en todo el mundo emitan regulaciones estrictas sobre la contaminación del agua. Hoy en día existe una preocupación cada vez mayor en todo el mundo con respecto al desarrollo de tecnologías de tratamiento de aguas residuales.


Avances en las tecnologías de tratamiento de aguas


En vista de los problemas antes mencionados, recientemente la atención se ha centrado en el desarrollo de métodos para el tratamiento de aguas residuales más efectivos, de menor costo y más sólidos que no afecten aún mas el medio ambiente o pongan en peligro la salud humana por el propio tratamiento [4]. Se han realizado extensos estudios para encontrar alternativas económicamente viables para el tratamiento del agua y de las aguas residuales. Una gran cantidad de métodos tales como la coagulación, procesos de membrana, adsorción, diálisis, ósmosis, foto degradación catalítica y métodos biológicos se han utilizado para la eliminación de contaminantes tóxicos del agua y de las aguas residuales [5]. Sin embargo, la aplicación de muchos de estos métodos se ha visto restringida por muchos factores, tales como eficiencia de procesamiento, requerimiento de energía, experiencia de ingeniería, beneficios económicos y de infraestructura, que impiden su implementación en gran parte del mundo.

Debido a la naturaleza compleja de las mezclas químicas presentes en las aguas residuales, el tratamiento convencional de las aguas residuales no siempre se suficiente para eliminar toda la carga contaminante. Se han introducido pasos de desinfección, tales como la ozonización y cloración para controlar los patógenos para seres humanos. Estos procesos de tratamiento avanzados son muy efectivos para eliminar los patógenos más indeseables y muchos productos químicos [6]. En los últimos años, se ha estudiado con detalle el proceso foto catalítico (reactores fotocatalíticos), una tecnología de tratamiento de bajo costo, respetuosa del medio ambiente y sostenible que sigue el esquema de "cero" residuos en la industria del agua/aguas [7]. Esta tecnología de oxidación avanzada es capaz de eliminar compuestos orgánicos persistentes, iones metálicos de arsénico y microrganismos del agua. En la actualidad, el principal obstáculo técnico que impide su comercialización es la posterior recuperación de las partículas del catalizador luego del tratamiento de las aguas.


La adsorción es uno de los procesos más efectivos de las tecnologías avanzadas de tratamiento de aguas residuales, que la industria y los investigadores emplean frecuentemente para la eliminación de diversos contaminantes. El carbón activado es uno de los adsorbentes más ampliamente investigados en el proceso de tratamiento de agua [8]. En los últimos años, el proceso de "adsorción" se ha vuelto más popular en forma de "bio adsorción", que utiliza materiales biológicos como material adsorbente, para el tratamiento de aguas contaminadas [9,10] Sin embargo, este proceso no ha sido utilizado ampliamente a escala industrial para el tratamiento de aguas residuales. Además, en los últimos años se ha estudiado la aplicación de la tecnología de adsorción magnética para la separación de contaminantes presentes en el agua. Durante la última década, se han realizado grandes esfuerzos para la preparación de una variedad de compuestos magnéticos /materiales para el tratamiento de aguas residuales. Los adsorbentes magnéticos son una solución atractiva para contaminantes metálicos y colorantes, particularmente por el simple proceso de separación magnética.


La recuperación de los recursos de las aguas residuales es una cuestión de creciente importancia global y, como tal, ha captado mucho interés por parte de los investigadores. Sin embargo, en lo que se refiere a los nutrientes contenidos, ha habido transferencia relativamente limitada de importantes hallazgos de investigación hacia resultados operativos prácticos. La desalinización es una opción lógica en un mundo donde el agua dulce es cada vez más escasa y muchas ciudades se encuentran cerca de la costa. El único problema es reducir el consumo de energía, ya que es el principal costo. Toda persona que trabaja en desalación tiene como finalidad reducir este costo tanto como sea posible.


Debido a los diferentes tipos de contaminantes, se han desarrollado y empleado diferentes técnicas para el tratamiento de aguas residuales. Esto, invariablemente, aumenta el costo de la obtención de agua potable. El costo de operación, también es considerable cuando el proceso desarrollado tiene que llegar a los pobres, especialmente en los países subdesarrollados, donde la escasez de agua es muy alta. Además, la conciencia de agua potable todavía no es comprendida adecuadamente por la mayoría de las personas en todo el mundo.


Las investigaciones y desarrollos realizados sobre los métodos de tratamiento de aguas residuales tienen que llegar a la audiencia global tan pronto como sea posible. Esto solo será posible si la ciencia abre las puertas para intercambiar información de manera gratuita entre los países desarrollados y los países en desarrollo. Esto solo será posible con las publicaciones de libre acceso (Open Acces) como el Journal of Environmental & Analytical Toxicology del Grupo Editorial OMICS que proporciona una excelente plataforma para que los científicos ambientales y analíticos puedan publicar sus investigaciones en una revista de libre acceso. Especialmente en las áreas de investigación de agua y tratamiento de aguas residuales, los artículos publicados deben ser de fácil acceso para los investigadores, lo cual es muy necesario para aumentar la conciencia de la gente en todo el mundo.


Conclusiones

Claramente, hay una necesidad urgente de crear conciencia para el abordaje de los problemas ambientales y para desarrollar soluciones en estrecha cooperación entre la ciencia, los gobiernos, la industria y otras partes interesadas. La investigación y el desarrollo en el área de tratamiento de las aguas deben ser aplicadas a casos reales tan pronto como sea posible.


Referencias





5. Pontius FW (1990) Water quality and treatment. (4thedn), New York: McGraw-Hill, Inc.






domingo, 11 de septiembre de 2016

Relación entre el Selenio, el Yodo y el funcionamiento de la tiroides

El siguiente trabajo de revisión publicado en 2005 ya destaca la importancia del nivel corporal de selenio y yodo en el funcionamiento adecuado de la tiroides y de otros órganos del sistema endócrino. A pesar de que la evidencia de que la deficiencia de selenio es perjudicial para el cuerpo, lamentablemente muy pocos endocrinólogos tienen en cuenta este tema a la hora de tratar casos de alteraciones tiroideas o de la función reproductiva. El trabajo hace un completísima revisión de las vías metabólicas donde están involucrados estos dos importantes minerales.

Título original: Selenium, the Thyroid, and the Endocrine System

Autores: J. Kohrle, F. Jakob, B. Contempre' y J. E. Dumont
Lugar de trabajo de los autores: Institut fu r Experimentelle Endokrinologie (J.K.), Charite´ Universita¨tsmedizin Berlin, Humboldt Universita¨ t, D-10098 Berlin, Germany; Experimentelle und Klinische Osteologie (F.J.), Orthopa¨ dische Universita¨ tsklinik, D-97074 Wu¨rzburg,Germany; and Institut de Recherche Interdisciplinaire en Biologie Humaine et Mole´culaire (B.C., J.E.D.), Universite´ Libre de Bruxelles, Campus Hopital Erasme, B-1070 Bruxelles, Belgium

Publicado en: Endocrine Reviews 26(7):944–984
La identificación reciente de nuevas proteínas que contienen selenocisteína ha puesto de manifiesto las relaciones que existen entre dos elementos traza como el selenio (Se) y el yodo y la red hormonal.
Varias selenoproteinas participan en la protección de los tirocitos frente al daño causado por el H2O2 producido por la biosíntesis de hormonas tiroideas. Las deiodinasas de yodotironina son selenoproteínas que participan en la homeostasis sistémica o local de las hormonas tiroideas. El contenido de Se en los tejidos endocrinos (tiroides, suprarrenales, pituitaria, testículos, ovario) es mayor que en muchos otros órganos.
La deficiencia nutricional de Se provoca retención, mientras que el consumo nutricional de Se provoca una rápida acumulación de Se en los tejidos endocrinos, órganos reproductivos y cerebro. Las selenoproteínas tales como la tiorredoxina reductasa son el vínculo entre el metabolismo de Se y la regulación de la transcripción por los receptores hormonales nucleares modulados por ligandos sensibles al estado redox.
Las hormonas y los factores de crecimiento regulan la expresión de selenoproteinas y el suministro de Se modula la acción de las hormonas. Las selenoproteínas están involucradas en el metabolismo óseo y en las funciones endócrinas del páncreas y de las glándulas adrenales. Además, la espermatogénesis depende de la adecuada alimentación con Se, pero un exceso puede perjudicar la función ovárica. Análisis comparativo de los genomas de varias formas de vida revela que los mamíferos superiores contienen un número limitado de genes idénticos que codifican nuevas proteínas que contienen selenocistaína