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Investigación en Nano-agua en Brasil

Uno de los mayores riesgos mundiales es la escasez de agua potable para millones de personas. El acceso a agua constituye un problema socioeconómico, ya que aún en zonas donde el recurso es abundante, importantes sectores pobres de la población no tienen acceso, o éste es restringido; además de que en muchos casos la escasez de agua está relacionada con el uso desmedido o el control privado de reservas por parte del sector agropecuario o industrial. El acceso a agua es también un problema político administrativo, habida cuenta del derroche y las fugas en las instalaciones de distribución y servicio. Pero el acceso a agua es también un problema técnico, ya que tanto la explotación desmedida, como los sistemas de almacenamiento, purificación y distribución dependen de procedimientos técnicos que pueden ser crecientemente mejorados. Este artículo revisa las investigaciones en nanotecnología aplicada a agua en Brasil.

Guillermo Foladori

Sandra Maria Batista Silveira

Noela Invernizzi

Eduardo Robles Belmont

 

Investigaciones en nano-agua en Brasil

 

Numerosas universidades y centros de investigación públicos y privados investigan en nanotecnologías en Brasil, y algunas en nano-agua. El primer plan de desarrollo de las nanociencias y nanotecnologías en Brasil (Plan Plurianual 2004-2007) incluye el programa Desenvolvimento da Nanociência e da Nanotecnologia, que destaca la potencialidad de las nanotecnologías para remediación ambiental (GT, 2003). Posteriormente, en la Estrategia Nacional de Ciencia, Tecnología e Innovación 2012-2015 se plantea la cuestión ambiental como objetivo, y el desarrollo de sensores y sistemas de monitoreo ambiental y el tratamiento de efluentes y residuos son definidas como áreas prioritarias (MCTI, 2012). En lo que sigue reseñamos la principal información disponible en relación a investigación destinada a nano-agua.

  • Publicaciones científicas

El reporte del proyecto de investigación NMP-DeLA financiado por la Unión Europea en su 7th Framework Programme (VVAA, 2013) identificó entre el año 2000 y 2013 360 artículos científicos registrados en la Web of Science y relacionados con nanotecnología y agua de autores con residencia en Brasil. Cuatro universidades, todas del el Estado de Sao Paulo, fueron sede del 58% de los artículos, lo que no sorprende al tratarse del Estado con las mayores y mejores universidades del país. Sólo una universidad de la región nordeste (Universidad Federal do Ceará) fue sede significativa en publicaciones de nano-agua, con 10 artículos científicos en el periodo, aunque éstos sólo representan el 2.8% del total de los 360 en nano-agua (VVAA, 2013).

  • Proyectos de investigación en nano-water

La agencia federal CNPq, que es la más importante fuente de financiamiento para investigación científica en Brasil, lanzó siete llamados a proyectos de investigación específicamente en nanotecnología entre 2006 y 2012, a partir de los cuales aproximadamente 225 proyectos fueron financiados. De ellos 11 (5% del total) fueron sobre nano-agua. La tabla 2 muestra los diferentes llamados a proyectos, el total de proyectos financiados y los correspondientes a nano-agua, así como el título de estos últimos.

A partir del título y resumen de los proyectos identificamos la función o aplicación potencialmente principal, distinguiendo aquellas investigaciones dirigidas a potabilizar agua, a desalinizar, remediar, o de monitoreo.

Tabla 1. Llamados a proyectos de investigación en nanotecnología por CNPq, 2006-2012 y financiados en nano-water

LlamadosFinanciados en NanotecnologíaFinanciados en Nano -aguaTítulo del Proyecto y aplicación potencial. Potabilizar = P
Desalinizar = D
Remediación = R
Chamada MCTI/CNPq N º 16/2012 -expansão e consolidação de competências nacionais em nanotecnologia/Jóvenes Investigadores130
Chamada MCTI/CNPq N º 16/2012 - expansão e consolidação de competências nacionais em nanotecnologia /Investigadores Senior 110
Chamada MCTI/CNPq nº 21/2011 - Apoio à execução de projetos conjuntos de pesquisa, desenvolvimento e inovação em Nanotecnologia no âmbito da cooperação internacional Brasil-México.91Título não identificado. R
Chamada MCTI/ CNPq17/2011. n/d1Criação de uma rede em nanotoxicologia aquatica no Centro-oeste. O
Chamada MCTI/CNPq N º 74/2010 Formação de redes cooperativas de pesquisa e desenvolvimento em Nanociência e Nanotecnologia.171Processamento e caracterização de superfícies funcionalizadas com nano partículas antimicrobianas para tratamento de agua. P
Chamada MCT/CNPq Nº 62/2008 - apoio à pesquisa fundamental em Nanociências, preferencialmente voltada a fomentar a inovação e impulsionar aplicações tecnológicas/ Jovens Pesquisadores1756• Desenvolvimento de Materiais Nanoestruturados aplicados à Eletrocatálise da Reação de Redução de Oxigênio para fins de Geração de Energia Elétrica e Remediação Ambiental (tratamento de águas residuárias). R
• Modificação de TiO2 com Metais e Óxidos para Desenvolvimento de Foto-Reatores Protótipos para Purificação de Água. R
• Processos de adsorção e catálise ambiental na despoluição de águas residuárias têxteis: um estudo comparativo entre os tratamentos convencionais e sistemas com uso de materiais nanoestruturados. R
• Síntese e estudos estruturais de catalisadores a base de óxidos metálicos nanoestruturados para degradação de compostos poluentes. R
• Desenvolvimento de Material Magnético para Remoção de Petróleo Derramado em Ambiente Aquático usando a Glicerina Gerada na Produção de Biodiesel. R
• Desenvolvimento e aplicação de materiais avançados para a degradação de poluentes organicos. R
42-2006 Edital MCT/CNPq n. 42-2006 – Programa Nacional de Nanotecnologia – Jovens Pesquisadoresn/d2• Desenvolvimento de coloides de nanopartículas magneticas encapsuladas para aplicação na descontaminação das águas. R
• Nanoesponjas para aplicaçoes ambientais. R

Fuente: CNPq Resultados de Llamados a Investigación y Currículos de los investigadores (lattes.cnpq.br); tomado de (VVAA, 2013), e informação directa do MCTI (Anexo 2).

Nota: Solamente los llamados a investigación específicos para nanotecnología fueron considerados. Solamente aquellos proyectos cuyos títulos o descripción en el resumen se referían a aplicaciones de la nanotecnología en agua fueron considerados (No se incluyeron proyectos con múltiples aplicaciones sin explícita referencia a nano-agua, por ejemplo: desarrollos de sensores con múltiples aplicaciones, que se supone podrían eventualmente ser usados en el monitoreo de contaminación de agua).

La tabla muestra que la mayoría (9 de 11) de los proyectos se refieren a remediación de cuerpos o cursos de agua. Es necesario notar que otras investigaciones financiadas en nanomateriales, sensores, membranas, etcétera, de múltiples usos, pueden ser aplicados a la descontaminación de agua y obtención de agua potable y no estar registradas en la tabla 1.

  • Grupos de investigación de CNPq en nano-agua

El proyecto NMP-DeLA financiado por la Unión Europea realizó una búsqueda en la base de datos del CNPq sobre grupos de investigación en aplicaciones de nanotecnología al agua; los datos fueron actualizados en mayo 2016 por los autores de este artículo. Fueron utilizados los siguientes términos de búsqueda: agua + nano; nano + adsorción; nano + membranas; nano + fotocatálisis; nano + bactericida; nano sensores + agua; nano + desalinización (Anexo 1).1

Fueron identificados 17 grupos de investigación que actúan en las siguientes áreas: desalinización, potabilización, remediación ambiental y sensores/monitoreo. Aunque algunas tecnologías pueden ser utilizadas con más de un propósito (por ejemplo membranas para remediación ambiental o potabilización), de acuerdo a las informaciones divulgadas por los propios grupos 12 de ellos priorizan alguna de estas áreas de investigación, y cinco grupos declaran trabajan en más de un área. Si tomamos las diferentes áreas, lo cual significa que algunos grupos participan más de una vez, como muestra la Figura 1, predominan ampliamente en Brasil los grupos de investigación que se dedican a remediación ambiental (14 grupos), con destaque para la investigación sobre recuperación de efluentes contaminados por metales pesados y componentes orgánicos. Tres grupos conducen investigaciones sobre desalinización del agua, cinco sobre sensores y monitoreo de la calidad del agua y uno sobre potabilización del agua.

Figura 1. Áreas de actuación de los grupos de investigación en nano-agua. Fuente: elaboración propia a partir de Anexo 1. 

En términos de su ubicación en el territorio nacional, 10 grupos se localizan en la región sudeste del país, que históricamente concentra las actividades de C&T; cinco están en la región nordeste, uno en la región sur y uno en la región centro-oeste (Figura 2). No se identificaron grupos en la región norte. Es interesante notar que de los tres grupos que investigan sobre desalinización del agua, dos se localizan en el Nordeste, región endémicamente afectada por las secas, pero que posee aguas salobres subterráneas así como una extensa costa oceánica. Las investigaciones sobre remediación de aguas contaminadas, aunque más representada en el sudeste con ocho grupos de investigación, son desarrolladas en varias regiones del país.

Figura 2. Grupos de Pesquisa de CNPq por región geográfica. Fuente: elaboración propia a partir de Anexo 1.

Finalmente, la investigación sobre nano-agua se desarrolla en instituciones de investigación pública. Solamente un grupo de investigación se localiza en una universidad privada, mientras 14 grupos tienen sus sedes en universidades públicas estatales o federales, y dos en centros de investigación públicos.

Conclusiones

En los últimos años las nanotecnologías han llamado la atención por su potencial aplicación a diferentes sectores económicos, incluyendo la remediación, potabilización y desalinización de agua.

La investigación en nanotecnología y agua en Brasil representa un porcentaje marginal en relación a los estudios que se realizan en nanotecnología en el país. Las investigaciones en nano-agua son desarrolladas, excepto un caso, en instituciones públicas, y la mayoría son orientadas a remediación ambiental. Considerando la importante cantidad de investigadores en nanotecnología en Brasil, así como la infraestructura disponible (Invernizzi, 2010), es posible pensar en políticas públicas encaminadas específicamente a expandir las investigaciones de nano-agua a potabilización y desalinización. Debe advertirse, sin embargo, que no hay una política clara en el país en materia de riesgos a la salud y/o el medio ambiente de las nanopartículas utilizadas, algo imprescindible para que investigaciones en nano-agua sean realizadas de manera sustentable. Estudios más detallados sobre las investigaciones en curso pueden dar luz sobre el grado en que aquellas incorporan análisis de riesgo en sus investigaciones, algo que no se detectó en los resúmenes de los proyectos de investigación.

Referencias

(2003). Desenvolvimento da nanociência e da nanotecnologia. Proposta do Grupo de Trabalho criado pela Portaria MCT no 252 como subsídio ao Programa de Desenvolvimento da Nanociência e da Nanotecnologia do PPA 2004-2007. GT Nanotecnologia (Grupo de Trabalho em nanociência e nanotecnologia). Ministério da Ciência e Tecnologia. Brasil. Retrieved from http://www.mct.gov.br/upd_blob/0002/2361.pdf

Invernizzi, N. (2010). Science Policy and Social Inclusion: Advances and Limits of Brazilian Nanotechnology Policy. In Yearbook of Nanotechnology in Society (Vol. II: The Challenges of Equity, Equality and Development, pp. 291–307). New York: Springer.

MCTI. (2012). Estratégia Nacional de Ciência, Tecnologia e Inovação 2012 – 2015. Balanço das Atividades Estruturantes. 2011. Retrieved February 8, 2016, from http://www.mct.gov.br/upd_blob/0218/218981.pdf

VVAA. (2013). Nanosciences, nanotechnologies, materials and new production technologies deploymen in Latin American countries (No. Grant agreement No: 608740). 7th Framework Programme. European Union. Retrieved from http://www.nmpdela.eu/index.php/news/51-nmp-dela-deliverables

Anexo I

Grupos de Pesquisa de CNPq en nano-agua

Grupo de Pesquisa
DesalinaciónPotabilizaciónRemediaciónSensores y
monitoreo
InstituciónLíder/ contacto
1. Biotecnologia e Ciência dos Materiais Aplicadas à Tecnologia Mineral e ao Meio AmbienteTratamento de efluentes da exploração de minérios: sulfato, mangenês e arsênico. Bactérias Redutoras de Sulfato; Biolixiviação de sulfetos metálicosUniversidade Federal de Ouro Preto (UFOP), Ouro Preto, MGVersiane Albis Leão; Anderson Dias Tel (31) 3559-1102 / 1561
2.Física de plasma aplica-
da a novos processos de materiais
Tratamento de água por tecnologia de ozônio com propósitos ambientaisInstituto Tecnológico da Aeronáutica - ITA, São José dos Campos, SPGilberto Petraconi Filho, Argemiro Soares da Silva Sorinho, Tel (14) 3947-5914/ 5934
3.Grupo de Arquitetura de Nanodispositivos FotônicosSensores para detecção de poluentes
Um dos projetos desenvolvidos pelo pesquisador se refere ao desenvolvimento de nanosensores para detecção de micropoluentes em água e processos avançados de tratamento para remoção dos mesmos.
Em uma das
linhas de
pesquisa
consta:
desenvol-
vimento
de sensores
e dosímeros baseados em nanotecno-
logia mole-
cular para
controle e
monitora-
mento de
meio
ambiente,
em particular
para monitorar metais
pesados em efluentes
Universidade Federal de Pernambuco, Recife, PEPetrus D Amorim Santa Cruz Oliveira, tel (81) 2126-7458 / 8442
4.Laboratório
de Tecnologia
Mineral e
Ambiental
Materiais sorventes para remoção de contaminantes; nanotecnologia aplicada ao tratamento de águas e eflu-entes contendo metais pesa-dos e compostos orgânicosUniversidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), Porto Alegre, RSJorge Rubio, Tel (51) 3308-9483/ 9477
5.RECAT-Laboratorio de Reatores, Cinética e CatáliseCatalisadores ativos e seletivos para remoção de nitratos em águas conta- minadas utilizando o método de hidrogenação catalítica. Universidade Federal Fluminense (UFF), Rio de Janeiro RJFabio Barboza Passos; Rosenir Rita de Cassia Moreira da Silva Tel (21) 2629-5600/5368
6.Grupo de Eletroquímica e Nanotecnologia Sistemas para purificação de águas residuais com poluentes orgânicos por fotocatálise heterogênea utilizando eletrodos de filme poroso de TiO2. . Universidade Tiradentes (UNIT) Aracajú, SEGiancarlo Richard Salazar Banda ; Katlin Ivon Barrios Eguiluz tel 32182190
7.Grupo de Pesquisa, Desenvol-
vimento e
Inovação em
Minerais não
Metálicos
Síntese e modificação
de zeólitase
argilas para
tratamento
de águas
interiores
com fim de potabilização
para uso em irrigação
e consumo
humano e
animal.
Dessalinização
de águas na
região do
Semiárido.
Universidade Federal do Ceará UFC, Fortaleza CELindomar Roberto Damasceno da Silva , tel 33669436/9978
8.Nanotecnologia aplicada ao agronegócioDesenvolivimento e uso de sensores eletroquímicos e biossensores para monitoramento e avaliação da qualidade da água.EMBRAPA, São Carlos, SPLuiz Henrique Capparelli Mattoso; Cauê Ribeiro de Oliveira, Tel 21072800/ 2902
9.Tratamento avançado de águasRemoção de microcistina de águas para abastecimento com emprego de sistema constituído por unidade de flotação seguida de membranas de nanofiltraçãoUniversidade de São Paulo, USP, São Carlos, SPJosé Roberto Campos; Marco Antonio Penalva Reali; Tel (11) 3373-9571/9550; email: mapreali@sc.usp.br
10.Grupo de Pesquisa em Tecnologias Ambientais da UFMSMembranas poliméricas; nanofiltração; ultrafiltração para tratamento de efluentes industriaisUnivesidade Federal do Mato Grosso do Sul (UFMS) Campo Grande MSCarlos Nobuyoshi Ide; Luiz Augusto Araujo do Val, tel 33457491
11.Processos e Tecnologia de MembranasTratamento de efluentes utilizando dialise; nanofiltração; osmose inversa; ultrafiltração.Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ), Rio de Janeiro, RJRodrigo Azevedo dos Reis, tel (02) 23340563 / 0159
12.GAMN-Grupo de Química Analítica/Ambiental e Materiais NanoestruturadosNovos materiais baseados em sílicas gel, sílicas meso-porosas e argilas organo-modificadas e nanomateriais seletivos para adsorção, separação, purificação e recuperação de componentes orgânicos e metais de solu-ções aquosas Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (UNESP), Ilha Solteira, SPNewton Luiz Dias Filho; Devaney Ribeiro do Carmo; tel 37431078 / 3742-4868
13.FISICO-QUIMICA DE MATERIAISMembranas cerâmicas a base de SnO2 com aplicações em processos de separação por nano e ultra filtraçãoUniversidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (UNESP) Araraquara, SPCelso Valentim Santilli; Sandra Helena Pulcinelli; tel (016) 3301969/96452; santilli@iq.unesp.br
14.Materiais aplicados a biossistemasAplicação de nanotecnologias para o monitoramento da qualidade de águas e sua descontaminaçãoAplicação de nanotecnologias para o monitoramento da qualidade de águas e sua descontaminaçãoUniversidade Federal da Paraiba (UFPB), Joao Pessoa PBEliton Souto de Medeiros; Juliano Elvis de Oliveira; eliton_s@yahoo.com
15. Estudo e desenvolvimento de processos para soluções de problemas do meio ambientePreparação e caracterização de membranas poliméricas e cerâmicas para fins de purificação de águas e efluentes industriais. Análise, manutenção e monitoração remota. Universidade Federal de Campina Grande (UFCG), Campina Grande, PBKepler Borges França, Tel 21011116 LABDES http://www.labdes.ufcg.edu.br
16. Bioprocess – Biorremediação e fitorremediação de solos contaminadosMembranas cerâmicas a base de SnO2 com aplicações em processos de separação por nano e ultra filtração, que apresentam capacidade de retenção salina superior a 85% e podem ser usadas na dessalinização de águas.Ecotecnologias no tratamento de esgotos urbanos e águas residuárias urbanas e industriais; Processos sortivos com uso de nanomateriais e processos oxidativos avançados no tratamento de água de abastecimento, esgotos e efluentes industriais.Monitoramento Ambiental, Avaliação Ecotoxicológica e Avaliação de Risco Ecológico (ERA) Universidade do Estado do Rio de Janeiro - UERJMarcia Marques Gomes Contato: (21) 2334-0959
17. Grupo de Materiais Condutores e EnergiaO estudo de materiais condutores eletrônicos originou uma linha de pesquisa em biossensores para os setores de saúde e meio ambiente. Da experiência na síntese química e eletroquímica de nanopartículas surgiu a colaboração em projeto de aplicação de nanoestruturas no tratamento de água, no setor de nanoambiente.Universidade Federal do Rio de Janeiro - UFRJAna Maria Rocco
Contato: (02) 3938-7598 / 7596

Fonte: (VVAA, 2013 atualizado por los autores a 12/2015).

Anexo 2

Proyectos de investigación en nano-agua financiados por el Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação 2004-2012
No. Nombre 

del 

proyecto

Coordi-nador Univ. / Instituto, etc. UF Llamado Valor

total

en

reales

Años Reme-diación Purifi-cación Desali-nación Moni-toreo Total
Total en

Nano

463
Total Nano-

agua

4 2 0 1 07
97 Nanoesponjas para aplicaçoes ambientais Flávia Cristina Camilo Moura UFOP/UFMG MG Edital MCT/CNPq n. 42-2006 – Programa Nac. de Nanotec – Jovens Pesquisadores 2 49 250 2007… X
133 Desenvolvimento de coloides de nanopartículas magneticas encapsuladas para aplicação na descontaminação das águas Dr. Cauê Ribeiro de Oliveira UFSCar SP 42-2006 Edital MCT/CNPq n. 42-2006 – Programa Nacional de Nanotecnologia – Jovens Pesquisadores 59 000 2006-2009 X
257 Uso de materiais nanoestruturados no tratamento avançado (adsorção e catálise ambiental) de águas residuárias têxteis e petroquímicas Rinaldo dos Santos Araújo IFCE CE Edital MCT/ CNPq n. 62 – 2008 – Jovens Pesquisadores (Nanotecnologia) Programa Especial de Nanociências e Nanotecnologia 107 301 2009-2011   X
289 Modificação de TiO2 com metais e óxidos para o desenvolvimento de foto-reatores protótipos para purificação de água Alberto Adriano Cavalheiro UEMS MS Edital MCT/ CNPq n. 62 – 2008 – Jovens Pesquisadores (Nanotecnologia) Programa Especial de Nanociências e Nanotecnologia 119 234 2009-2011   X
418 Desenvolvimento e aplicação de materiais avançados para a degradação de poluentes organicos Mauro Coelho dos Santos Federal University of ABC – UFABC SP Edital MCT/ CNPq n. 62 – 2008 – Jovens Pesquisadores (Nanotecnologia) Programa Especial de Nanociências e Nanotecnologia 90 4003  2008 – 2010 X
467 Processamento e caracterização de superfíceis funcionalizadas com nanoparticulas antimicrobianas para tratamento de agua Wilson Acchar UFRN, em parceria com outras instituições e centros de pesquisa: (UFSC, UNAERP, TMS-empresa, etc) RN Edital MCT/ CNPq n. 74-2010 – Nanociências e Nanotecnologia4  323 280 2011-2012 X
493 Creating a network of aquatic nanotoxicology in the central west region. Cesar Koppe Grisolia UNb DF Chamada

MCTI/CNPq17/20115

296 933 2012-2015 X

Fuente: Elaboración propia a partir de MCTI -documento no publicado-

 

NOTAS

1   En todos los casos también fue utilizado el término nanotecnología por extenso, debido a un defecto de la base de datos.

2   Llamado destinado a apoyar proyectos presentados por jóvenes investigadores para financiamiento de actividades de investigación y desarrollo en nanociencia y nanotecnología. Fonte: www.cnpq.br/web/guest/chamadas-publicas/Jsess

3   En el currículum del investigador consta el valor de 76 000 reales.

4   Llamado de selección pública de propuestas para apoyo a la formación de redes cooperativas de investigación y desarrollo en nanociencias y nanotecnología.

5   Apoyo a la creación de redes cooperativas de investigación y desarrollo en nanociencias y nanotecnología y nano-instrumentación.

_______________________

Guillermo Foladori  Ph.D.

Unidad de Estudios en Desarrollo. Universidad Autónoma de Zacatecas,  Sandra Maria Batista Silveira, Departamento de Serviço Social da Universidade Federal de Pernambuco.

Noela Invernizzi  Ph.D.

Posgraduacao em Políticas Públicas. Universidade Federal do Paraná

Eduardo Robles Belmont Ph.D.

Laboratorio de Redes. Instituto de Investigaciones en Matemáticas aplicadas y en Sistemas. Universidad Nacional Autónoma de México