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La nanotecnología: nuevo avance en el medio ambiente

Publicado el 12/11/2008

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En el panorama actual del siglo XXI es evidente que se está produciendo un deterioro medioambiental inducido por el desarrollo industrial y económico. Como resultado, ha crecido el interés del público, administraciones y gobiernos por la mejora de la calidad del aire y se está dedicando más recursos a la investigación para conocer mejor el fenómeno de contaminación atmosférica y para entender la atmósfera como un sistema dinámico y complejo que interactúa con la misma. 

También existe una creciente preocupación en otras áreas como son los ambientes interiores que presentan problemas específicos, relacionados con la calidad del aire, o el control de la calidad de las aguas continentales destinadas al consumo humano así como la gestión de la calidad de las aguas de baño, entre otros. 

La actual tecnología para la medición de contaminantes en el aire o en aguas se basa en métodos ópticos y electrónicos de elevado coste y con requisitos de instalación muy estrictos que impiden su aplicación de forma masiva y limitan su aplicabilidad. Como alternativa económica se utilizan captadores pasivos por difusión. Estos sistemas permiten la realización a bajo coste de estudios con una amplia resolución espacial. Sin embargo, la resolución temporal está restringida, ya que estos medidores proporcionan valores medios de concentración para períodos entre 1 y 2 semanas. Por tanto, aunque muy útiles en distintos tipos de estudios, no es posible su aplicación cuando se necesitan medidas instantáneas ni para el cumplimiento de la normativa vigente de calidad del aire, que exige la obtención de datos horarios que permitan la información y/o alerta de la población cuando se superen las concentraciones umbral.

Durante los últimos años el desarrollo de la Nanotecnología y la actual tendencia a la miniaturización ha permitido el desarrollo de nuevas tecnologías de medida, así como el diseño de microsensores y nanosensores para la medición de algunos contaminantes a una escala adecuada para los objetivos mencionados anteriormente. Muchos de los dispositivos microelectrónicos que están emergiendo actualmente se basan en modernas técnicas de  microfabricación sobre sustratos de silicio. Estos sistemas de reducida dimensionalidad suelen estar compuestos por láminas delgadas de materiales específicos, en las cuales se restringe el espesor de la muestra a la escala de los nanómetros, presentando así nuevas e interesantes propiedades que no exhiben los materiales masivos. 

Este tipo de sensores constan de un sustrato de silicio sobre el cual se deposita una lámina delgada (normalmente de platino) que actúa de calentador y que mantiene la capa sensible a una temperatura específica, una fina membrana dieléctrica que permite un consumo muy bajo de energía y la capa sensible (compuesta de nanopartículas de óxidos metálicos) que cambia su resistencia dependiendo de la exposición a los gases. 

Además, los avances de la nanotecnología no se centran exclusivamente en sistemas microelectrónicos, pues la posibilidad de poder controlar a voluntad las propiedades macroscópicas de un sistema está provocando un continuo, y cada vez más creciente, auge en la investigación de materiales nanoestructurados, no sólo en el campo de la física sino también en otras ramas de la ciencia, como la biología, la química, la medicina o la ingeniería.

Así, por ejemplo, la actividad industrial y minera arroja al ambiente metales tóxicos como plomo, mercurio, cadmio, arsénico y cromo, muy dañinos para la salud humana y para la mayoría de formas de vida. Por este motivo, en el campo del análisis de la calidad de las aguas están apareciendo nuevas técnicas de medida de parámetros contaminantes en continuo, sobre todo para la detección de metales pesados, basados en redes de ultramicroelectrodos. Estos sistemas están formados por miles de microsensores que aumentan la sensibilidad de la medida haciéndoles capaces de detectar concentraciones más bajas que las actuales técnicas de medida.

La creación, hace algo más de dos años, de un área de Investigación en Nanotecnología en Ingenieros Asesores, S.A., muestra que una de las líneas de I+D+i prioritarias para nuestra empresa pasa por el uso de la nanotecnología en el desarrollo de nuevas técnicas y sistemas de medida de bajo coste, fácil instalación y bajo mantenimiento que permitan complementar a los sistemas actualmente empleados, y que por sus características, como por ejemplo el bajo consumo eléctrico que les hace poder ser alimentados con un panel solar, permitan ampliar su campo de uso a otros, inviables con las actuales tecnologías. Estas tareas de I+D+i están comenzando a dar frutos y actualmente contamos ya con un primer prototipo de microanalizadores de Ozono basados en Nanotecnología.  

Además, en estos momentos están en marcha tres proyectos de I+D+i (uno a nivel estatal y dos a nivel autonómico) centrados todos ellos en el uso de la nanotecnología para la mejora del control del Medio ambiente, y que se basan en el desarrollo de redes inteligentes e inalámbricas de sensores que nos permitirán monitorizar la calidad del aire o de las aguas en zonas extensas.