Sociedad

¿Cómo de “verde” es la nanotecnología?

La industria la venera. Los ecologistas, por el contrario, la rechazan. Pero, ¿es la nanotecnología dañina para el medio ambiente o capaz de protegerla?.

Los científicos, por su parte, intentan evaluar su sostenibilidad de un modo más objetivo a través de los balances ambientales.

Fachadas que se conservan libres de hongos y algas sin necesidad de biocidas tóxicos, vehículos ligeros con los que ahorrar combustible o plantas de energía eólica de gran eficiencia; todo esto parece ser posible gracias a la nanotecnología, o eso es al menos lo que publicita la industria. Los grupos ecologistas, por el contrario, se muestran escépticos. Friends of the Earth y su homólogo alemán BUND  (Bund für Umwelt- Und Naturschutz Deutschland) emitieron a finales de 2010 un informe(pdf) en el que cuestionaban las promesas verdes de las empresas en el sector de las nanotecnologías.

Las posturas de unos y otros se encuentran en mundos opuestos. Mientras los primeros esbozan las líneas de una sostenible y nueva era High-Tech, los ecologistas desconfían del lavado verde (o blanqueo ecológico, del inglés greenwashing) fruto de una tecnología con riesgos. Los científicos, por su parte, intentan arrojar luz con respuestas objetivas mediante el estudio de los llamados análisis de ciclo de vida, o balances ambientales.

Pequeñas cantidades, grandes efectos

Las promesas verdes de la industria no van del todo desencaminadas. La nanotecnología podría generar productos que permitieran una mejor gestión de los recursos naturales; por ejemplo, a través del empleo de nanotubos de carbono (del inglés Carbon Nanotubes, CNT) que están compuestos por átomos de carbono ligados entre sí con una atracción muy enérgica. Son más fuertes que el acero y a la vez más ligeros. Con sólo incluir un pequeño porcentaje de peso de CNT en un plástico, éste será mucho más resistente. Ya existen raquetas de tenis o tablas de surf que incluyen estas pequeñas fibras invisibles. En el futuro, rotores enormes que deban su estabilidad a los CNT podrían girar en turbinas eólicas gigantescas y así conseguir mayor energía eólica que con los molinos actuales. Además sería posible ahorrar combustible mediante vehículos y aviones más ligeros producidos con materiales de construcción reforzados con CNT, ya que permiten crear unas paredes más finas manteniendo la misma estabilidad.

Turbinas eólicas reforzadas con nanotubos de carbono podrían en el futuro obtener mayor energía (Larry MacDougal / AP Photo)

Otra de las expectativas verdes que ofrece la nanotecnología es la sustitución de sustancias químicas tóxicas. Las nanopartículas de plata que ya se incluyen en fibras de tejido matan las bacterias que transforman el sudor en mal olor. Con ello se podrían sustituir una gran cantidad de químicos que actualmente se emplean en la producción de textiles para detener el crecimiento bacteriano, como es el caso del Triclosan, un agente bactericida tóxico para el medio ambiente. Además, las nanopartículas de plata acaban también con algas y hongos. Por este motivo ya se usan en pinturas para fachadas, así como en recubrimientos para proteger la madera. La idea es reemplazar biocidas tóxicos cuyo uso está muy extendido. En 2005, una encuesta realizada por la Asociación Suiza de Empresarios Pintores y Yeseros concluyó que en más de la mitad de los trabajos de fachada realizados se utilizaron biocidas. En la encuesta participaron casi un 9% de los pintores suizos afiliados a esta agrupación.

Faltan balances ambientales para nanoproductos

Las ventajas para la protección del medio ambiente son evidentes. A pesar de todo, los ecologistas critican la insuficiente existencia de análisis de ciclo de vida para nanoproductos. Estos estudios intentan evaluar -en lo posible- el impacto ambiental de un producto durante las diferentes etapas de su vida completa. Para ello tienen en cuenta no sólo la fase de empleo sino también la producción, incluida la extracción de la materia prima, el transporte, y su eliminación, bien sea por combustión, depósito en un vertedero o reciclado. La suma de la emisión de agentes contaminantes y de gases de efecto invernadero así como cada kilovatio de energía consumido desde el origen hasta el desecho de un producto dan lugar a su huella ecológica. Los bancos de datos y las mediciones son el soporte para seguir esa huella ecológica.

Por lo tanto, si tenemos dos productos y queremos saber cuál de ellos es más respetuoso con el medio ambiente, tendremos que comparar sus ciclos de vida. Sin embargo la disponibilidad de estos balances entre productos que contienen nanomateriales es, por el momento, extremadamente reducida. Michael Steinfeldt, de la Universidad alemana de Bremen, ha contado poco más de veinte. Una cantidad insignificante teniendo en cuenta los más de 1000 nanoproductos que ya se pueden comprar en el mercado internacional (inventario de nanoproductos de consumo).

De todas formas, algo parece que se está avanzando en este sentido. La Agencia de Protección Ambiental de los EEUU (EPA, en sus siglas en inglés) prepara en estos momentos una evaluación del ciclo de vida para unos calcetines que incluyen nanopartículas de plata y planea próximos estudios (Pdf). En Europa, la Oficina Federal Alemana para el Medio Ambiente (UBA, en sus siglas en alemán) también ha ordenado elaborar varios informes y planea otros cuantos. En Suiza, catedráticos para diseño de sistemas ecológicos de la Universidad ETH Zürich y científicos del instituto suizo de investigación EMPA se ocupan actualmente de realizar análisis de ciclo de vida para nanoproductos.

En la imagen se observa un nanotubo de carbono unido a una punta de silicio, utilizada en un instrumento llamado microscopio de fuerza atómica. El microscopio de fuerza atómica ha sido esencial en el desarrollo de la nanotecnología para la caracterización y visualización de muestras a dimensiones nanométricas. (Foto publicada y cedida por M. C. Strus, A. Raman, C.-S. Han and C. V. Nguyen, “Imaging artefacts in atomic force microscopy with carbon nanotube tips,” Nanotechnology 16 (2005) 2482-2492)

No hay una imagen concluyente

Los pocos balances disponibles hasta el momento no muestran una imagen concluyente, y los CNT son un claro ejemplo. Si comparamos la producción de plásticos reforzados con CNT con la construcción de materiales de acero de la misma resistencia, los primeros suponen un coste energético de 1´6 a 12 veces mayor, tal y como ha demostrado un estudio realizado recientemente por científicos americanos de la Ohio-State University. Según el informe dependerá de la concentración de CNT empleada en el plástico el que ese gasto energético adicional en la producción sea amortizado en su etapa de uso, por ejemplo, a través del ahorro de gasolina en vehículos ligeros. En el caso del recubrimiento de elementos electrónicos, que deberán su conductividad al CNT, es más visible. Estos suponen claramente menos gases de efecto invernadero y menos gasto de energía para el medioambiente que los revestimientos conductores de hollín industrial utilizados hasta ahora, como ha demostrado uno de los balances elaborados por Michael Steinfeldt para el UBA (Pdf).

El punto más crítico de los CNT es por lo tanto el alto consumo energético en su producción, 360 veces mayor que para la misma cantidad de acero, según un informe americano. Pero esto no tiene por qué permanecer así. Investigadores del Massachussets Institute of Technology han conseguido cambiar en el laboratorio uno de los procesos más importantes en la producción de CNT, de tal forma que se ha reducido en un 50% el gasto de energía. Además, la producción de CNT está todavía en sus inicios. “La ampliación de las instalaciones de producción permitiría reducir significativamente el consumo energético por kilogramo de nanotubo”, afirma Steinfeldt.

Para saber qué productos que contengan CNT provocan una menor carga ambiental todavía falta una investigación de cada caso particular. Tampoco el empleo de nanopartículas de plata es ecológico en sí mismo. Tobias Walser, de la ETH Zürich, ha comparado en un estudio de evaluación de ciclo de vida camisetas que contienen plata en escala nanométrica con aquellas que incluyen el bactericida Triclosan. El ingeniero ambiental ha calculado las emisiones de CO2 en las etapas de producción, uso y desecho de ambos textiles, aunque el estudio está aún pendiente de ser publicado. “Únicamente en la fase de uso se distingue una diferencia fundamental en las emisiones de CO2”, nos comenta Walser. El investigador supone que las camisetas con nanopartículas de plata se lavarán menos veces ya que éstas, a diferencia de las que incluyen Triclosan, suelen llevar una advertencia sobre su actividad antibacteriana. “Si se renuncia a lavar frecuentemente las emisiones de CO2 pueden disminuir un 80 % sobre el ciclo de vida total de las camisetas”, dice Walser. Sin embargo, admite que aún no se ha investigado si realmente cambian los comportamientos de lavado.

“Si se renuncia a lavar frecuentemente las emisiones de CO2 pueden disminuir un 80 % sobre el ciclo de vida total de las camisetas”, dice Walser.

La industria publicita sobre las ventajas de lavar en menor cantidad y con ello reducir el uso de detergentes con el empleo de superficies "autolavables" gracias a la nanotecnología. En la foto detalle del efecto lotus que se consigue gracias a nanopartículas fijadas en la superficie textil, en este caso de prendas de deporte de una empresa suiza (Foto: nano-sphere.ch)

(Eco)toxicología de nanopartículas

Walser también ha tenido en cuenta para su cálculo la toxicidad de la plata sobre organismos acuáticos. “Los datos existentes hasta la fecha indican que la toxicidad aguda de la plata es menor que la del Triclosan”, aclara Walser. Sin embargo, a la hora de evaluar la toxicidad, el investigador no ha diferenciado entre partículas de plata y plata a escala nanométrica, es decir, partículas con un tamaño menor a 100 nm. Esto es importante porque los expertos temen que las nanopartículas puedan ser más tóxicas que elementos mayores de la misma sustancia. Y es que, en relación a su volumen, las nanopartículas tienen una mayor superficie de área. Esto aumenta su eficacia de uso – se necesita, por ejemplo, bastante menos cantidad de plata para matar bacterias de forma eficiente – pero también podrían aumentar sus efectos dañinos en el medio ambiente.

En el laboratorio las nanopartículas de plata, en concentraciones muy bajas, ya han dañado organismos acuáticos sensibles. Todavía existen muy pocos datos para evaluar la toxicidad de las nanopartículas de plata en un balance ecológico, dice Walser. “Cuando éstas se liberan al lavar los tejidos y acceden al medioambiente, seguramente se enlazan con otros materiales, por ejemplo con azufre, y no existen más en forma de nanopartículas libres”, añade el científico. Para confirmarlo, sin embargo, se requieren todavía experimentos de campo.

Tampoco se ha investigado de forma sistemática la toxicidad medioambiental de otros nanomateriales, como los CNT. “Éste es un aspecto muy importante a la hora de realizar balances ambientales para nanoproductos”, enfatiza Roland Hischier del EMPA, quien intenta integrar datos medioambientales específicos para nanomateriales en estudios de evaluación del ciclo de vida. Más allá de esto, los científicos saben muy poco sobre la cantidad de nanopartículas procedentes de productos que acaban en el medioambiente a través de la abrasión o combustión de basura. Tampoco está claro lo que ocurre con los nanomateriales tras años de acumulación.

Hischier: “No sabemos cómo debemos evaluar la toxicidad ambiental de nanomateriales en los análisis de ciclo de vida”. Es por eso que la mayoría de los balances ecológicos elaborados hasta ahora suprimen las fases de uso y término de vida de los nanoproductos. “Mientras falten estos datos sólo será posible evaluar una parte de la no contaminación de los nanoproductos en función de los criterios convencionales, como las emisiones de gas de efecto invernadero”, agrega Hischier. La evaluación de su toxicidad ambiental para elaborar un completo balance ecológico queda de momento sin tratar.

“Mientras falten estos datos sólo será posible evaluar una parte de la no contaminación de los nanoproductos en función de los criterios convencionales, como las emisiones de gas de efecto invernadero”, agrega Hischier.

Pero también los criterios clásicos como consumo de energía proporcionan indicios sobre qué nanoproductos merecen la pena y cuáles no. “Los balances realizados hasta ahora muestran, en la mayoría de los casos, ventajas marginales para el medio ambiente. De modo que nos preguntamos si éstas no podrían también obtenerse sin nanotecnología”, nos comenta Martin Möller del Instituto Ecológico en Friburgo (Alemania), quien desarrolla una metodología para evaluar la sostenibilidad de nanoproductos. Hasta el momento ha habido pocas innovaciones que muestren una ventaja clara para el medioambiente y que no sean posibles sin nanotecnología. Entre ellas, Möller ha encontrado un hormigón, el cual, gracias a nanopartículas, no necesita ser calentado en invierno para solidificarse rápidamente. “Si se generalizara su uso, se podría ahorrar realmente mucha energía”, afirma el investigador.

En resumen, la nanotecnología no es en sí más verde que cualquier otra tecnología. El empleo de nanomateriales no hace que los productos sean automáticamente ecológicos. Para ello, también en la nanotecnología se requiere, sobre todo, ingenio.