Investigadores dirigidos por el profesor Vinod Kumar Gupta de la Universidad de Johannesburgo desarrollaron un método eficiente y de bajo costo para eliminar el medicamento para la ansiedad Diazepam del agua reciclada y las aguas residuales, utilizando nanofibras de dióxido de titanio. El Diazepam se usa en todo el mundo.Es miembro del grupo de medicamentos benzodiapezina.
Los medicamentos recetados como el Diazepam tienden a deslizarse a través de las plantas tradicionales de tratamiento de aguas residuales. Estas plantas no están diseñadas para eliminar los miles de productos farmacéuticos diferentes que se usan en todo el mundo. A medida que aumenta el uso de drogas, los productos farmacéuticos legales e ilegales ingresan al medio ambiente a través de aguas residuales tratadas y aguas residuales vertidas defabricación de medicamentos.
"Los procesos existentes que pueden eliminar el diazepam y otras drogas a gran escala de las aguas residuales son costosos, requieren mucho tiempo, son ineficientes, o los tres. Algunos también consumen mucha energía en múltiples pasos, o usan compuestos tóxicos y peligrosos perjudiciales para el medio ambiente", dice el profesor Gupta, del Departamento de Química Aplicada de la universidad.
"Además, el diazepam no es fácil de eliminar de las aguas residuales utilizando métodos tradicionales. Es parcialmente soluble y tiene un tamaño de partícula pequeño. Para una eliminación eficiente y específica, se necesitan nanomateriales híbridos avanzados", dice.
Usado en todas partes
Las drogas de benzodiazepina se usan en todo el mundo para los trastornos de ansiedad, como anticonvulsivos y antiepilépticos, y para las personas con enfermedades terminales como parte de la lista de medicamentos esenciales de la Organización Mundial de la Salud OMS. La lista de la OMS incluye Diazepam, primero comercializado comoValium, así como Midozolam y Lorazepam. Los tres son drogas psicoactivas, que afectan la forma en que una persona piensa y siente.
El diazepam, que puede ser adictivo, está disponible en más de 500 marcas a nivel mundial. Se ha convertido en un medicamento recetado ampliamente abusado.
En 2017, un equipo encabezado por un investigador de la Universidad del Estado de Nueva York, anunció un nuevo método para evaluar simultáneamente 89 productos farmacéuticos neuropsiquiátricos legales y drogas ilícitas en aguas residuales sin filtrar y agua dulce. El diazepam y otras benzodiapezinas se incluyen en la lista.
Además, en 2017, la Universidad Estatal de Río de Janeiro UERJ publicó una revisión de siete drogas psicoactivas, y en qué medida se muestran en el medio ambiente acuático. La revisión analizó la investigación sobre el Diazepam y otras cinco benzodiapezinas.
Los investigadores encontraron que la presencia y concentración de drogas psicoactivas como el diazepam es más o menos la misma en aguas residuales tratadas y aguas residuales no tratadas. Descubrieron que los países de bajos ingresos están peor afectados. Además, en aguas superficiales, las drogas psicoactivas analizadas paraestaban "principalmente dentro del rango que causó efectos tóxicos medibles en los ensayos de ecotoxicidad"
La gran sed
A medida que el mundo se urbaniza rápidamente, las poblaciones de las ciudades crecen significativamente en escalas de tiempo cortas. En algunas regiones esto significa que los recursos de agua dulce se vuelven más limitados. En Sudáfrica, los residentes de Ciudad del Cabo temen su inminente 'Día Cero': el día que las autoridades tendráncerrar los grifos porque quedará muy poca agua en las presas y embalses de la ciudad.
A medida que las opciones de agua dulce de una ciudad se vuelven más limitadas, la reutilización de aguas residuales, incluso para beber, se convierte en una opción más importante. Sin embargo, para una ciudad en un país en desarrollo, la eliminación de productos farmacéuticos de las aguas residuales debe ocurrir en unde manera eficiente, rentable y rápida. El agua tratada se puede volver a agregar en bajos volúmenes al suministro de agua de la ciudad, como ya se ha hecho en el Condado de Orange en California, Singapur y Perth.
Tratamiento de aguas residuales más rápido y de bajo costo
"La implementación de este tratamiento de agua en plantas de tratamiento de aguas residuales municipales debería ser relativamente rápida y simple", dice el profesor Gupta.
Las nanofibras de dióxido de titanio eliminan el diazepam y las drogas relacionadas de forma selectiva, durante el proceso de descomposición fotocatalítica. Las fibras pueden usarse como filtros en plantas de tratamiento municipales o industriales, dice.
El filtro y la pantalla estarán formados por nanomateriales híbridos que son altamente eficientes en la eliminación de impurezas nocivas farmacéuticas y otras inorgánicas y orgánicas de las aguas residuales municipales e industriales, dice el coautor, Dr. Ali Fakhri, del Departamento de Química de Islamic AzadUniversidad, Teherán, Irán.
"Utilizamos un método modificado de fabricación hidrotérmica, que produce una red de cadena densa de fibras huecas. Las fibras están reticuladas y son estables, por lo que existe un bajo riesgo de que se emitan fibras en las aguas residuales purificadas", agrega el Dr. Fakhri.
Las nanofibras se pueden usar para eliminar tintes industriales y otros contaminantes orgánicos también. Sin embargo, primero deben optimizar algunos parámetros importantes en la estructura de la fibra, dice.
Concluye el profesor Gupa: "El proceso para fabricar las fibras también es simple y rentable. Estamos planeando una planta piloto en la Universidad de Johannesburgo para fabricar estas nanofibras. Cada aspecto de la planta piloto está planeado para minimizar la contaminación por nanofibras parael entorno.
"Más tarde, la planta piloto será seguida por una planta de demostración de tratamiento de aguas residuales, para mostrar cómo la nanotecnología puede eliminar una gama de impurezas farmacéuticas de manera eficiente, rápida y a bajo costo"
Los autores correspondientes Vinod Kumar Gupta Universidad de Johannesburgo, Sudáfrica y Ali Fakhri Universidad Islámica de Azad, Teherán, Irán desean agradecer el apoyo financiero del Ministerio de Educación y Ciencia de la Federación de Rusia [Beca No. 16.1384.2017 / PCh]
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Materiales proporcionados por Universidad de Johannesburgo . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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