Contaminantes del agua: la crisis invisible

El agua es esencial para la seguridad alimentaria, la salud humana y el desarrollo económico. Pero a medida que la población crece y se intensifica el cambio climático, aumenta la contaminación a lo largo del ciclo hidrológico.

Los contaminantes del agua son muy diversos y, a menudo, invisibles. Entre los más comunes se encuentran fertilizantes, plásticos, aguas residuales, productos farmacéuticos, hormonas, sustancias químicas industriales, productos petroquímicos, metales pesados y escorrentía minera.

Los países que tratan de mejorar la calidad del agua se encuentran con un escollo fundamental: la falta de datos sobre sus recursos hídricos. Las técnicas nucleares e isotópicas pueden ayudarnos a entender dónde se origina la contaminación del agua y ofrecer soluciones con respaldo científico para mitigar este problema.

El problema del nitrógeno

El nitrógeno es una de las principales fuentes de contaminación del agua y puede llegar a tener efectos graves en la salud humana y el medio ambiente. Entre las fuentes de contaminación por nitrógeno más importantes se encuentran los fertilizantes, las aguas residuales y los vertidos industriales. Aunque el abono nitrogenado ha ayudado a aumentar la producción de alimentos en el último siglo, en torno a un?80?% se pierde en el medio ambiente.

“La contaminación por nitrógeno, especialmente por nitratos, es una grave amenaza para los ríos, los lagos, las aguas subterráneas y las aguas costeras —explica Ioannis Matiatos, especialista en hidrología isotópica del Centro Helénico de Investigación Marina de Grecia—. Es fundamental rastrear de dónde viene la contaminación por nitratos para proteger los sistemas acuáticos y orientar la labor de limpieza de las zonas contaminadas”.

Los nitratos son la forma de nitrógeno más soluble, por lo que se filtran fácilmente a las aguas subterráneas, los lagos y los ríos. Cuando en el agua potable hay niveles elevados de nitratos, estos pueden mermar la capacidad de la sangre para transportar oxígeno en el organismo. La contaminación por nitrógeno también provoca un exceso de nutrientes en el agua, que da lugar a un crecimiento nocivo de algas y plantas en lagos y ríos. Según el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente, la contaminación por nitrógeno es el principal factor de pérdida de biodiversidad después de la destrucción del hábitat y las emisiones de gases de efecto invernadero.

El cambio climático está agravando los efectos de la contaminación por nitrógeno. Debido al incremento de la temperatura terrestre se producen más incendios forestales y aumenta el uso de retardantes de fuego. Estos contienen grandes cantidades de compuestos nitrogenados que acaban filtrándose a las fuentes de agua. Paralelamente, la temperatura de los lagos y los ríos aumenta a medida que lo hace la del planeta, lo que favorece el crecimiento de determinados tipos de vegetación que pueden da?ar los ecosistemas y el medio ambiente. Contrariamente a lo que sucede con los lagos más fríos, que retiran nitrógeno del ciclo del nitrógeno y lo almacenan durante largos períodos, los lagos más cálidos llenos de algas pueden emitir óxido nitroso, un gas de efecto invernadero.

Uso del análisis isotópico para comprender la contaminación por nitrógeno

El OIEA está utilizando técnicas isotópicas para ayudar a determinar las fuentes de contaminación por nitrógeno. Como parte de sus investigaciones ha colaborado con la Universidad de Massachusetts para desarrollar métodos más baratos, seguros y rápidos que permitan rastrear el origen de la contaminación por nitrógeno en ríos, lagos y mares.

“Las técnicas basadas en los isótopos del nitrato son una herramienta potente porque nos ayudan a determinar las fuentes de contaminación por nitratos y a comprender cómo se utiliza y transforma el nitrógeno en la naturaleza”, afirma el Sr. Matiatos.

A través de su programa de cooperación técnica, el OIEA está ayudando a los países a crear capacidad en el uso de técnicas isotópicas para estudiar la contaminación por nitrógeno en cualquier lugar, desde los Alpes italianos, donde el agua del deshielo de los glaciares alimenta los lagos cercanos, hasta la megápolis de Kolkata, en la India.

El OIEA también emplea técnicas isotópicas y nucleares para ayudar a los países a utilizar los fertilizantes de forma más eficiente, aumentar la captura de carbono y nitrógeno en los ecosistemas agrícolas y estudiar la forma en que las leguminosas, o los sistemas integrados de producción agropecuaria, pueden reducir la necesidad de fertilizantes químicos.

Compuestos de preocupación emergente

En los sistemas de aguas superficiales se detectan cada vez más contaminantes como productos farmacéuticos, hormonas, sustancias químicas industriales y productos de cuidado personal, generalmente procedentes de las aguas residuales de origen municipal, industrial y doméstico. Solo recientemente se ha determinado que estos contaminantes, conocidos como “compuestos de preocupación emergente”, pueden entra?ar riesgos para el medio ambiente, y todavía son limitadas las leyes nacionales o internacionales que regulen su uso. Aunque no se comprenden bien sus efectos en el agua dulce, se cree que pueden provocar alteraciones hormonales y contribuir a la resistencia a los antibióticos en humanos y animales, así como afectar negativamente a los ecosistemas acuáticos.

Sin embargo, los compuestos de preocupación emergente pueden ayudarnos a entender mejor las fuentes de contaminación por nitratos debido a que esos compuestos y los nitratos coexisten en los sistemas hídricos contaminados. El OIEA está colaborando con científicos de todo el mundo para rastrear el origen y las trayectorias de la contaminación por nitratos en aguas superficiales y subterráneas mediante el uso conjunto de isótopos del nitrato y estos compuestos.

“Los compuestos de preocupación emergente son trazadores ideales de la contaminación fecal, ya que suelen estar vinculados a una fuente específica y son detectables en muestras ambientales contaminadas”, explica Yuliya Vystavna, especialista del OIEA en hidróloga isotópica.

Tecnología de la radiación para el tratamiento de aguas residuales

Eliminar de las aguas residuales microcontaminantes como los microplásticos, los contaminantes orgánicos persistentes y los productos farmacéuticos es fundamental para garantizar la disponibilidad de agua limpia y su preservación. La tecnología de la radiación, como los haces de electrones (haces electrónicos) y la irradiación gamma, desempe?a un papel importante en el tratamiento de una gran variedad de contaminantes orgánicos presentes en las aguas residuales y los lodos de depuración, pues permite descomponer estas moléculas complejas en formas menos nocivas o más fáciles de eliminar.

Los microplásticos plantean un desafío especialmente difícil porque son resistentes a la biodegradación y tienden a fragmentarse en partículas aún más peque?as.

Se han detectado microplásticos en el agua del grifo y el agua embotellada, en el aire que respiramos, en los sedimentos de los ríos y en el suelo. Los microplásticos contaminan las aguas subterráneas y superficiales y acaban en el océano. A través de la labor de monitorización llevada a cabo en el marco de la iniciativa Tecnología Nuclear para el Control de la Contaminación por Plásticos (NUTEC Plastics) del OIEA se han encontrado microplásticos incluso en las zonas más prístinas y protegidas del planeta, como las Islas Galápagos y la Antártida.

El tratamiento de las aguas residuales con la tecnología de haces electrónicos ofrece una solución prometedora. Esta técnica consiste en juntar microplásticos en grupos más grandes que pueden eliminarse fácilmente de las aguas residuales. Experimentos llevados a cabo recientemente en el Instituto de Química y Tecnología Nuclear de Polonia, centro colaborador del OIEA en materia de tecnología de la radiación, demuestran que, una vez realizado el tratamiento con tecnología de haces electrónicos, es posible separar entre el 85?% y el 95?% de los microplásticos de las aguas residuales.

“Es difícil eliminar los microplásticos con los métodos convencionales de tratamiento de aguas y aguas residuales —dice Bumsoo Han, experto en radiación y asesor principal en Bright Future Technologies (República de Corea)—. Aunque la investigación todavía está en sus primeras fases, se espera que los estudios que se están llevando a cabo harán una gran contribución a la lucha contra la contaminación por microplásticos en nuestro medio ambiente”.

NUTEC Plastics: lucha contra la contaminación por plásticos

La iniciativa emblemática del OIEA NUTEC Plastics reúne a países y asociados de todo el mundo con el objetivo de combatir la contaminación por plásticos aprovechando las tecnologías nucleares para mejorar la detección y la identificación de microplásticos y nanoplásticos en el medio marino y para desarrollar técnicas eficaces de reciclado de plásticos que reduzcan la dependencia de plásticos basados en los combustibles fósiles. La radiación puede utilizarse para fabricar plásticos de origen biológico, que constituyen una alternativa más sostenible a los plásticos convencionales porque son biodegradables o fácilmente reciclables gracias a su dise?o.

Muchos países quieren avanzar hacia una economía del plástico más sostenible. En la Conferencia de las Naciones Unidas sobre el Océano, celebrada en 2025, los participantes se centraron en las negociaciones en curso para alcanzar un acuerdo internacional jurídicamente vinculante en relación con la contaminación por plásticos y el OIEA destacó el papel de la ciencia nuclear en la lucha contra este fenómeno.

“La ciencia nuclear ayuda a proteger nuestros océanos y apoya la vida submarina —declaró el Director General del OIEA, Rafael Mariano Grossi, en la Conferencia—. A través de nuestros laboratorios marinos en Mónaco y de NUTEC Plastics estamos ayudando a los países a combatir la contaminación marina dotando a más de 100 laboratorios en todo el mundo de lo necesario para que puedan monitorizar los microplásticos”.

Alrededor del 80?% de la contaminación marina por plásticos se origina en tierra. Por este motivo, intensificar la labor de reciclado y tratamiento de residuos plásticos antes de que estos lleguen a los vertederos y los sistemas hídricos ayudaría a afrontar este creciente desafío mundial.

Humedales artificiales para la remediación de las aguas residuales de la minería

Los humedales naturales, que filtran el agua dulce a consecuencia de procesos físicos, geoquímicos y biológicos en el suelo, los sedimentos y las plantas, han resultado eficaces para secuestrar los contaminantes de las aguas contaminadas. En todo el mundo ya se están utilizando humedales artificiales, es decir, sistemas dise?ados que utilizan estos mismos procesos naturales, para tratar las aguas residuales. Por regla general, estos sistemas son menos costosos que los sistemas convencionales de tratamiento de residuos y se necesita menos energía para su funcionamiento y mantenimiento. Los humedales artificiales se utilizan cada vez más para remediar las aguas contaminadas por subproductos de la minería, como metales pesados y otros elementos tóxicos, que pueden persistir durante décadas tras el cese de la actividad minera y tener consecuencias potencialmente graves para la salud humana y los ecosistemas circundantes.

En los lugares donde se extrae uranio, las aguas residuales suelen contener contaminantes radiactivos naturales como el radón y el radio. Según Hannah Affum, tecnóloga industrial del OIEA, “hay un vacío en la investigación en lo que se refiere a la eficacia de las plantas y los sedimentos para eliminar los contaminantes radiactivos en los humedales artificiales”.

Para ayudar a subsanar esta falta de estudios, el OIEA acaba de poner en marcha un proyecto coordinado de investigación en el que se utilizan radiotrazadores para investigar cómo el suelo, la grava y las plantas de los humedales artificiales eliminan y transforman los contaminantes de las aguas residuales generadas por la extracción de uranio, cobre y oro. Puesto que esta capacidad de los humedales artificiales puede disminuir con el tiempo, el proyecto también investigará la hidrodinámica del flujo y recopilará datos para optimizar los futuros dise?os de humedales.

“La investigación enfocada puede aportarnos conocimientos fundamentales que nos permitan orientar el dise?o sostenible de estos sistemas y mejorar el secuestro de contaminantes a largo plazo”, afirma la Sra. Affum.

Los sistemas hídricos del mundo están sometidos a una presión cada vez mayor debido a contaminantes que abarcan desde el nitrógeno hasta los compuestos de preocupación emergente, los microplásticos y los metales pesados. La ciencia nuclear está ofreciendo soluciones para afrontar este desafío.