Cuando hablamos de nanotecnología, a la mayoría de personas les vendrá a la cabeza un adjetivo: pequeño. Más específicamente les sonará a algo extremadamente pequeño. No andarán desencaminados aquellas que asocien e concepto con el calificativo, pero la nanotecnología es algo más. Así que para entender cuál es la relación entre nanotecnología y sostenibilidad, primero es necesario comprender en qué consiste.
Qué es la nanotecnología
La nanotecnología se refiere a la capacidad de manipular materiales con al menos una dimensión de 1 a 100 nanómetros. Efectivamente se trata de una técnica para trabajar con materia muy pequeña ya que el nanómetro equivale a la milmillonésima parte de un metro. Este procedimiento tiene un impacto importante en industrias como el de la tecnología, la química, la ingeniería, la medicina o la agricultura entre muchas otras.
De esta definición deriva la denominada nanotecnología verde que no es otra cosa que el uso de este tipo de técnicas para mejorar la sostenibilidad ambiental. Aunque es una gran desconocida, se trata de una herramienta que cada vez tiene una mayor importancia para abordar desafíos críticos como es la reducción de la contaminación ambiental y la demanda de energía eficiente. Gracias a ella y, como veremos a continuación, ya se encuentran disponibles soluciones para eliminar contaminantes del agua o del suelo o para optimizar el consumo energético en fábricas.
Aunque puede parecer un tema complejo, la ventaja de emplear la nanotecnología radica en su capacidad para diseñar, producir y manipular estructuras, dispositivos y sistemas en escalas de nanómetros. ¿Esto es debido a que no se pueden modificar en escalas superiores? La respuesta es negativa ya que en macroescalas, sí se pueden modificar, pero la diferencia radica en que en nanoescalas, las propiedades de los materiales pueden diferir significativamente a escalas mayores. Así que la nanotecnología verde aprovecha estas propiedades para desarrollar materiales y procesos que son intrínsecamente más eficientes, menos tóxicos y capaces de remediar la contaminación de manera innovadora.
La característica principal es que la nanotecnología verde abarca un ciclo de vida completo de los nanomateriales y nanoestructuras, desde su producción utilizando métodos sostenibles, hasta su aplicación en la resolución de problemas ambientales y su eventual reciclaje o degradación segura. Todo ello, implica minimizar la generación de residuos, reducir el consumo de energía y evitar el uso de sustancias peligrosas en todas las etapas.
Aplicaciones de nanotecnología verde en limpieza
Uno de los campos en los que la nanotecnología verde tiene una mayor incidencia y en los que existen un mayor número de proyectos se encuentra en su capacidad para limpiar diversos tipos de contaminantes del agua, el aire y el suelo. Esto es posible porque los nanomateriales ofrecen soluciones más eficientes y selectivas que las tecnologías convencionales.
Por ejemplo, en el caso de la limpieza del agua, el uso de nanopartículas como las OPS (Oxidative Porous Structures) son capaces de eliminar hasta la mitad de los contaminantes orgánicos que se encuentran en ella como los restos de fármacos, así como metales pesados en las aguas residuales. Un ejemplo de ello es la startup española Smallops que con nanopartículas de hierro encapsuladas en carbono ayudan a la eliminación de diferentes contaminantes que se encuentran en el agua.
La nanotecnología ya está ofreciendo soluciones innovadoras que permiten purificar y desalinizar el agua, lo que contribuye a combatir de forma eficiente la escasez de este recursos. En este caso se suelen emplear nanomembranas que cuentan con poros de tamaño nanométrico capaces de filtrar selectivamente contaminantes como bacterias, virus, metales pesados y compuestos orgánicos con mayor eficiencia y menor consumo de energía que los métodos tradicionales.
Mejorar la calidad del aire con nanotecnología verde
Uno de las principales adversidades a las que se enfrenta el planeta se encuentra en la creciente contaminación del aire. Un problema que se ve agravado en las grandes ciudades. En este sentido una de las tecnologías más avanzadas para reducir el problema de la contaminación del aire es el empleo de los nanocatalizadores para reducir las emisiones generadas en la industria. Para ello se utilizan materiales a escala nanométrica diseñados para acelerar reacciones químicas que transforman contaminantes en sustancias menos nocivas. Están hechos de metales especiales, como platino o níquel, mezclados con otros materiales y que funcionan mejor que las herramientas tradicionales para limpiar el aire. Una de las industrias que más se puede beneficiar de esta técnica es la de la automoción donde los convertidores catalíticos de tres vías permiten reducir las emisiones de óxido de nitrógeno en un 90%. Estos dispositivos, se instalan en los sistemas de escape de los vehículos y empiezan a funcionar incluso en la fase de calentamiento del motor.
Y si hablamos de calidad de los suelos la nanotecnología verde promete revolucionar la limpieza de los mismos y eliminar los contaminantes presentes en ellos. Sin ir más lejos, puede suponer una alternativa eficiente y de coste reducido para eliminar uno de los problemas ambientales más acuciantes en materia de sostenibilidad como es el de los plásticos. En este sentido, ya hay investigaciones avanzadas para desarrollar nanomateriales biodegradables que sustituyan a los plásticos convencionales. La gran ventajas de estos materiales es su rápida capacidad de degradación, pero no acabaría con la eliminación de plásticos y microplásticos desperdigados por el planeta. No obstante hay investigaciones sobre nanopartículas que pueden eliminar plásticos existentes, descomponiéndolos en compuestos seguros que pueden reutilizarse o reintegrarse en la naturaleza.
Mejora de la eficiencia energética
Finalmente, uno de los usos más habituales de la nanotecnología verde tiene que ver con la mejora de la eficiencia energética. En este sentido, uno de los avances más destacables tiene que ver con el almacenamiento de la energía con el diseño de baterías de mayor capacidad. Para ello, nanomateriales, como los nanotubos de carbono, el grafeno o las nanopartículas de óxidos metálicos aumentan superficie de contacto para las reacciones electroquímicas, mejorando la capacidad y la potencia de las baterías de iones de litio.
Asimismo, la nanotecnología verde tiene un impacto importante en el aislamiento térmico, lo que disminuye el desperdicio de energía tanto en edificios como en entornos industriales. En la actualidad ya existen materiales llamados aerogeles muy ligeros que cuentan con una estructura nanoporosa que minimiza la transferencia de calor. Los aerogeles son mejores que los materiales normales que se usan para aislar, como la lana de vidrio, porque necesitan menos espacio para hacer el mismo trabajo. Esto significa que, por ejemplo, las paredes de un edificio pueden ser más delgadas y aún así mantener la temperatura ideal.
Estos son sólo algunos ejemplos de cómo la nanotecnología verde puede suponer un avance importante en la mejora de la sostenibilidad. Su capacidad para manipular la materia a escala atómica ofrece nuevas posibilidades para reducir la contaminación, mejorar la eficiencia energética y fomentar prácticas más sostenibles.
