Nuevas moléculas fluorescentes podrían detectar metales pesados en el agua
“Para que nuestros ríos lleguen sanos al mar”
El Agua y la Ciencia
Hay distintas regiones del país que se ven enfrentadas a altas concentraciones de mercurio en sus ríos y quebradas. Foto: Jeimi Villamizar, Unimedios.
Ante el preocupante panorama en la detección de metales pesados en las aguas superficiales, investigadores de la Universidad Nacional de Colombia han desarrollado un método para generar moléculas muy pequeñas que, en forma de caja, lograrían captar de manera más precisa estas sustancias tóxicas.
Cadmio, mercurio o zinc, son elementos presentes de manera natural en la tierra, pero que también se pueden producir por la minería y la industria manufacturera, entre otros campos. Su densidad y composición daña las aguas en las que se encuentran y su detección es un reto para los expertos. Un químico encontró la manera de generar moléculas muy pequeñas que, en forma de caja, lograrían captar de manera más precisa estas sustancias tóxicas.
Esta problemática se evidencia en ejemplos recientes como el del río Suratá, en Santander, donde se han encontrado concentraciones de hasta 163 microgramos de mercurio por litro de agua, lo cual supera con creces lo aceptado por la normativa colombiana, que es de tan solo 2 microgramos. Desde 2020, el Acueducto Metropolitano de Bucaramanga ha identificado esta creciente problemática como un asunto alarmante.
Pero esta problemática no solo impacta en dicha región; en 2021 un informe de la Oficina de las Naciones Unidas contra la Droga y el Delito (UNODC), mostró que 13 de los 32 departamentos de Colombia tenían en minería de oro, y el 88 % de esta actividad se centraba en Chocó, Antioquia y Bolívar; por otro lado, en 10 ríos monitoreados como Amazonas, Apaporis o Putumayo, se encontraron residuos y evidencias de este tipo de metales.
Teniendo en cuenta este preocupante panorama, los químicos y demás científicos utilizan sus conocimientos para generar algún tipo de molécula que, en el laboratorio, muestre buenos resultados para detectar estos metales en el agua, y así poder en un futuro controlar y disminuir su incidencia en los ecosistemas marinos, pues representan un riesgo directo para los peces y demás animales que allí habitan.
Es justo en ese contexto donde aparece la experticia de Andrés Felipe González Oñate, magíster en Química de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL), quien analiza desde el grupo de investigación en Química Macrocíclica, la forma de reducir el tamaño de un tipo de moléculas, pues esto permitiría detectar, de manera selectiva, metales pesados como cadmio.
El investigador asegura que, “gracias a su fluorescencia, el grupo ha encontrado moléculas que evidenciarían la presencia de metales, porque al entrar en contacto con alguno cambian sus propiedades y disminuyen o aumentan la luz emitida”.
Andrés Felipe González Oñate, magíster en Química de la UNAL. Foto: Andrés Felipe González Oñate, magíster en Química de la UNAL.
Sin embargo, añade que, nunca se había estudiado si existía la posibilidad de que estas “cajas”, pues así explica de manera metafórica que podrían imaginarse, pudieran ser más pequeñas (azaciclofanos), por lo que en su análisis evalúo de manera computacional si esto es posible, una metodología que disminuiría costos y tiempo en laboratorio a la hora de saber si en efecto la síntesis es viable.
“Obtener estas moléculas es sencillo, todo consiste en tomar el monómero y disolverlo en alcohol etílico; luego de hacer bien la mezcla se añade formalina en exceso para generar las ‘cajas’. De cierta manera es como si el formaldehido en la formalina fuera una cinta que va pegando lo necesario hasta tener la estructura propuesta”, asegura el magíster.
Utilizando el software Gaussian 16y en colaboración con el grupo de Química Teórica, se propuso predecir, de manera computacional, si era posible generar un tamaño más pequeño para estas cajas. En efecto, encontró que se puede, y que, además, estas se formaron en mayor medida con respecto otros subproductos no deseados, distinto a lo que pasaría si se emplearan otras condiciones en el proceso.
El experto indica que uno de los mayores retos a la hora de realizar esta investigación es la purificación de la molécula, ya que en laboratorio no es fácil trabajar con cantidades tan altas de formalina, y removerlo es todo un reto para que no queden residuos que contaminen el producto. Por otro lado, la caracterización e identificación también es demorada, pues las señales de resonancia llegan a ser más complejas que sus análogos más grandes.
“Aunque la investigación aún está muy joven, ya lleva varios años andando y dando frutos, ya tenemos las cajitas más pequeñas, el próximo paso será probar en futuro su comportamiento con metales, lo cual en una tesis de doctorado ya se plantea, pero para moléculas más grandes”, explica el químico González.
Fuente:
Febrero, 2024