La contaminación del agua representa uno de los desafíos ambientales más relevantes de la actualidad. Aunque muchas veces pasa inadvertida, la presencia de metales, metaloides, compuestos orgánicos, residuos industriales y contaminantes emergentes puede generar efectos sobre los ecosistemas y la salud humana.
La profesora Ximena Briones Olarán, académica del Departamento de Química Orgánica y Fisicoquímica, de la Facultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas de la Universidad de Chile, desarrolla una línea de investigación centrada en materiales poliméricos funcionales, fisicoquímica de superficies e interfases y remediación ambiental, con énfasis en el diseño de materiales capaces de remover contaminantes presentes en el agua.
"Cuando hablamos de contaminación del agua, uno de los principales problemas es que muchos contaminantes no son visibles a simple vista, pero pueden tener efectos importantes sobre los ecosistemas y la salud humana. En el agua pueden estar presentes metales, metaloides, compuestos orgánicos, residuos industriales o contaminantes emergentes que, incluso en bajas concentraciones, pueden acumularse o generar efectos tóxicos", explica la académica.
Asimismo, señala que el desafío no solo está asociado a la disponibilidad del recurso hídrico, sino también a su calidad.
"No se trata solo de tener agua disponible, sino de asegurar que esa agua tenga una calidad adecuada para el consumo humano, la agricultura, los ecosistemas y las distintas actividades productivas", afirma.
Materiales diseñados para interactuar con contaminantes
La investigación de la profesora Briones se enfoca en materiales poliméricos funcionales capaces de reconocer y retener determinadas sustancias presentes en el agua.
"Una forma sencilla de explicarlo es pensar en estos materiales como superficies diseñadas químicamente para reconocer y retener ciertos contaminantes. No son esponjas comunes, sino materiales que poseen grupos químicos capaces de interactuar con sustancias presentes en el agua", señala.
Entre los materiales estudiados destacan los poli(líquidos iónicos), que combinan la estructura de un polímero con grupos cargados o sitios activos capaces de atraer contaminantes mediante distintos tipos de interacciones intermoleculares.
"En términos simples, el contaminante se acerca al material, se une a su superficie y queda retenido, permitiendo disminuir su concentración en el agua", explica.
La académica agrega que uno de los objetivos de esta línea de investigación es comprender los mecanismos involucrados en estos procesos.
"Desde la fisicoquímica de superficies nos interesa no solo comprobar que el material remueve un contaminante, sino también entender por qué ocurre, qué condiciones lo favorecen, qué tan rápido sucede y qué tipo de interacción se establece entre el contaminante y el material", detalla.
Remoción de metales y metaloides
Los materiales desarrollados pueden diseñarse para remover distintos tipos de contaminantes, especialmente especies cargadas como metales y metaloides.
"En nuestro caso, nos interesa particularmente la remoción de contaminantes como cromo, arsénico, plomo u otros elementos que pueden estar presentes en aguas afectadas por actividades industriales, mineras o procesos productivos", comenta.
Muchos de estos contaminantes presentan una alta persistencia en el ambiente, por lo que las estrategias actuales se orientan principalmente a su captura y separación.
"Lo importante es que muchos de estos contaminantes no se degradan fácilmente. Por eso, más que destruirlos, muchas estrategias buscan capturarlos, separarlos o inmovilizarlos para evitar que sigan circulando en el ambiente", señala la investigadora.
Hacia tecnologías más selectivas y adaptables
Una de las principales ventajas de los materiales poliméricos funcionales es la posibilidad de diseñarlos para responder a problemáticas específicas.
"Una ventaja importante de los materiales poliméricos funcionales es que pueden diseñarse químicamente para tener afinidad por contaminantes específicos. Esto permite pensar en tratamientos más selectivos, eficientes y adaptables a distintos tipos de aguas", indica.
Además, destaca la capacidad de modificar sus propiedades para optimizar su desempeño.
"Podemos modificar su estructura para mejorar su desempeño: cambiar los grupos funcionales, ajustar su carga, modificar su superficie o preparar películas delgadas que interactúen de manera controlada con los contaminantes. Esa capacidad de diseño es muy valiosa, porque permite pasar de un material genérico a uno pensado para un problema ambiental específico", reflexiona.
No obstante, advierte que aún existen desafíos antes de su implementación a gran escala.
"Para que estas tecnologías sean realmente aplicables, no basta con que funcionen en el laboratorio. Deben evaluarse aspectos como estabilidad, regeneración, costo, toxicidad, escalabilidad y comportamiento en aguas reales", manifiesta.
Los desafíos de la gestión del agua
Respecto al futuro, la investigadora considera que la gestión hídrica deberá enfrentar simultáneamente problemas de disponibilidad y calidad del agua.
"Uno de los grandes desafíos será enfrentar simultáneamente la escasez hídrica y la contaminación. No basta con disponer de agua; también debemos asegurar su calidad", sostiene.
Asimismo, destaca la necesidad de desarrollar soluciones adaptadas a las distintas realidades territoriales del país y fortalecer la colaboración entre universidades, Estado, comunidades e industrias.
"La investigación puede generar materiales, metodologías y conocimiento, pero para que eso tenga impacto real se necesita articulación con políticas públicas, normativa, financiamiento y transferencia tecnológica", advierte.
El rol de la universidad pública
Para la académica, las universidades públicas cumplen una función fundamental en la generación de conocimiento orientado a resolver problemáticas concretas de la sociedad.
"Las universidades públicas tienen un rol fundamental porque generan conocimiento con sentido social y territorial. Investigar problemas ambientales concretos, como la contaminación del agua, no solo permite avanzar científicamente, sino también contribuir al bienestar de las personas, a la protección de los ecosistemas y al desarrollo sustentable del país", dice.
Finalmente, destaca que esta línea de investigación permite conectar distintas áreas de la química con desafíos ambientales de gran relevancia.
"Trabajar en materiales poliméricos funcionales para remediación ambiental permite vincular la fisicoquímica, la ciencia de materiales y la química de superficies con una problemática muy concreta: cómo diseñar materiales capaces de interactuar con contaminantes y contribuir a mejorar la calidad del agua. Esa conexión entre ciencia fundamental y aplicación ambiental es uno de los aportes más relevantes que puede hacer la investigación universitaria pública", concluye.