La mejor forma de tratar las aguas residuales es un escudo de grafeno. Esta es la conclusión que nos ofrecen los investigadores de la Universidad de  Rice junto a la de Tongji. Los científicos Pedro Álvarez y Yalei Zhang han presentado en la revista Elsevier Water Research microesferas de grafeno como posible solución a las bacterias resistentes a los antibióticos.

El riesgo de bacterias resistentes a los antibióticos presentes en el agua residual

Según indica Pedro Álvarez , las “superbacterias” prolifera en las plantas de tratamiento de agua. Las bacterias resistentes a los antibióticos se detectaron por primera vez en 2013 en las  plantas de tratamiento de aguas residuales.Es aquí donde se liberan genes extracelulares que ofrecen resistencia a los antibióticos.  Los efluentes secundarios se convierten en un caldo de cultivo para la aparición de superbacterias.

Los tratamientos actuales no muestran una alta efectividad a genes resistentes a antibióticos. Los procesos habitualmente empleados en las plantas de tratamiento de aguas residuales, como la cloración y la radiación ultravioleta, tienen una efectividad relativa. Esto se debe a su efectividad para la eliminación de las bacterias resistentes a los antibióticos que son significativamente ineficaces.

La cloración y la radiación ultravioleta, tienen una efectividad relativa sobre ARG

Los  restos de una bacteria muerta pueden transmitir la resistencia a los antibióticos. Algunas superbacterias logran resistir al proceso de la cloración. Otras bacterias mueren liberando ARG extracelular que puede alcanzar otras bacterias, transmitiendo así los genes que ofrecen resistencia a los antibióticos. Esto refuerza la necesidad de investigar en una línea definida que permita prevenir la transmisión de ARG extracelular.

Las “superbacterias” han sido un objetivo prioritario. En el Centro de Investigación de Ingeniería de Nanosistemas para el Tratamiento de Agua de la Universidad de Rice han tratado de paliar este problema. La novedad que ofrece el estudio, lograría minimizar la diseminación de resistencia a los antibióticos por parte de las plantas de tratamiento de aguas residuales.

Microesferas con envoltura de grafeno, una respuesta efectiva  a las superbacterias

El resultado de la investigación son microesferas con envoltura de grafeno. Compuesta por un núcleo de bismuto, oxígeno y carbono mientras que la envoltura es de óxido de grafeno implementado con nitrógeno. Estas esferas han sido desarrolladas con el objetivo de tratar efluentes secundarios de plantas de tratamiento de aguas residuales.

“Envolver, atrapar y borrar”. Esta es la expresión  traducida del inglés con la que los investigadores resumen la estrategia propuesta para la eliminación de las bacterias altamente resistentes. Resume a la perfección la maniobra que lleva a cabo la esfera por ser la envoltura parte imprescindible del proceso. La envoltura de grafeno es precisamente el elemento que permite la supresión de sustancias resistentes a los antibióticos presentes en el agua.

Un ejemplo gráfico del funcionamiento de las microesferas con envoltura de grafeno.Como observamos en la  imagen, una bacteria E.Coli está atrapada por microesferas.  A vista de microscopio, observamos los resultados del experimento. Una capa de óxido de grafeno se encuentra alrededor de las nanoplacas que forman el núcleo de una partícula. Elimina así las bacterias resistentes a los antibióticos y los genes de resistencia que liberan.

La investigación ofrece grandes resultados. Según se ha podido observar, un escudo de grafeno permite a las partículas destruir aquellas bacterias que muestran resistencia a los antibióticos. Esta observación supone una nueva posibilidad hacia un tratamiento de agua que permita eliminar este tipo de sustancias que pueden encontrarse en plantas de tratamiento de agua.

El grafeno permite a las partículas destruir bacterias  resistentes a antibióticos

Resultados y ventajas de la investigación

La capacidad de desinfección es tres veces superior. Las esferas con envoltura de óxido de grafeno desarrolladas por los investigadores, mostraron una capacidad tres veces mayor que las que no disponen de esta envoltura. Siendo esto un  avance muy positivo para la desinfección de efluentes secundarios de plantas de tratamiento de aguas.

El uso de nitrógeno aumenta la capacidad de la esfera para eliminar bacterias. Esto se debe a que la inclusión de nitrógeno en la cobertura, aumenta el tiempo durante el que son efectivas para eliminar bacterias. De esta forma, se degradan inmediatamente los genes resistentes que liberan las bacterias muertas antes de que pueda llegar a contaminar el efluente.

La sostenibilidad de este método reside en su capacidad para ser reutilizado.En palabras del investigador Pingfeng Yu, las esferas pueden reutilizarse. Al tener un tamaño suficiente,  pueden ser filtradas del efluente una vez desinfectado. Según indica Yu, se ha observado estabilidad en la actividad fotocatalítica sin apreciarse una reducción reseñable de su capacidad tras 10 ciclos.

Conclusion

La tecnología es la mejor herramienta para un agua de calidad y segura. Como hemos visto en anteriores publicaciones, la presencia de sustancias que pueden ocasionar resistencia a los antibióticos es un problema. La ciencia está en contínua búsqueda de soluciones que nos permitan disponer de un agua cada vez de mayor calidad. 

Un buen ejemplo son las esferas de grafeno. Suponen un eslabón más que suma en el camino hacia un agua libre de impurezas y sustancias perjudiciales. En Blue Gold creemos que el desarrollo tecnológico y los avances científicos son la mejor forma de tener, hoy, el agua que nos permita asegurar un futuro. Como siempre, nos hacemos eco de las noticias positivas que ofrecen soluciones o avances en el tratamiento de aguas residuales.

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