Desinfección selectiva del agua potable con fotosensibilizantes

Los métodos de desinfección del agua potable utilizando agentes oxidantes fotosensibilizantes​ se utilizan desde hace tiempo pero implican algunas desventajas, como la formación de subproductos de la desinfección o la toxicidad derivada del catalizador. De la Universidad de Cincinnati (EEUU) llega una propuesta para mejorarlos, aplicando una tecnología selectiva que desinfecta actuando solamente sobre los contaminantes de interés.

 

Desinfección selectiva del agua potable con fotosensibilizantes

agua

Las estrategias de desinfección del agua potable utilizando agentes oxidantes fotosensibilizantes, que reaccionan al ser irradiados con luz y destruyen los microorganismos contaminantes, se aplican desde hace tiempo y con eficacia, utilizando porfirinas, clorinas y nanopartículas, estas últimas las más populares.

Sin embargo, a pesar de su alta eficacia, crece la evidencia de que las nanopartículas pueden ser un peligro para el agua que desinfectan, por sus potenciales propiedades carcinógenas y citotóxicas. Son transportadas fácilmente y pueden persistir en el agua ambiental, afectando negativamente a las poblaciones de organismos acuáticos. 

Debido a la citotoxicidad de muchas nanopartículas y también de otros fotosensibilizantes, es de gran interés la creación de un nuevo oxidante que actue de manera selectiva, disminuyendo la cantidad de energía y de material fotosensible necesarios, para conseguir el mismo grado de desinfección del agua.

Investigadores de la Universidad de Cincinnati (EEUU) han desarrollado un fotocatalizador basado en una proteina, que utiliza la luz para generar peróxido de hidrógeno, y que destruye las bacterias, como E. coliListeria, virus y potencialmente los protozoos como Giardia y Cryptosporidium, presentes en el agua.

Desinfección selectiva

La proteína diseñada, a la que han llamado StrepMiniSOG, se une a los patógenos a los que está dirigida mediante anticuerpos especificos de éstos, de modo que cuando el fotocatalizador aplicado se expone a la luz, genera peróxido de hidrógeno y mata al patógeno. Esta tecnología neutraliza los virus y bacterias presentes en el agua sin añadir contaminantes indeseados al medioambiente, como antibióticos o subproductos de la desinfección.

Los autores explican que en el medioambiente o en los sistemas de tratamiento del agua hay muchas bacterias beneficiosas que se desean preservar, por lo que es necesario un desinfectante que pueda ignorar las bacterias útiles mientras neutraliza los patógenos responsables de posibles brotes de enfermedades. Utilizando este enfoque selectivo es posible preservar los microbiomas existentes y reforzarlos frente a los patógenos oportunistas.

De las pruebas realizadas concluyen que el dirigir el fotosensibilizante a organismos diana tiene como resultado una reducción de diez veces en el uso de energía, para conseguir los mismos niveles de eliminación microbiana que con sistemas no selectivos, y una reducción de hasta 200 veces la cantidad de material fotosensible requerido.

El principal autor del estudio, David Wendell, afirma que las metodologías actuales para tratar el agua en caso de brotes de enfermedades implican un aumento de las concentraciones de cloro en las plantas de tratamiento de agua, pero demasiado cloro puede producir otro tipo de contaminación al producirse los citados subproductos de la desinfección y, además, ciertas bacterias como por ejemplo la Legionella están ganando resistencia al cloro.

Además de su aplicación en el tratamiento del agua, la tecnología también podría utilizarse como un producto de desinfección personal o de superficies, que, a diferencia de los productos antibacterianos que matan a todos los tipos de bacterias, eliminaría tan sólo los patógenos nocivos.

Wendell recibió a principios de año una subvención de 500.000 dólates para desarrollar un sistema de producción en masa de su fotocatalizador basado en proteínas, una tecnología que espera esté a punto en menos de cinco años.

 

 

Fuente: Wurtzler EM, Wendell D (2016) Selective Photocatalytic Disinfection by Coupling StrepMiniSog to the Antibody Catalyzed Water Oxidation Pathway. PLoS ONE 11(9): e0162577. doi:10.1371/journal.pone.0162577

Imagen: Flickr

 

 

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