Fotos: Sheryl Márquez
Los fármacos se encuentran entre los principales contaminantes de las aguas y es difícil predecir su repercusión en los diferentes ecosistemas debido a que están compuestos por numerosas sustancias químicas.
El platino, por ejemplo, es un contaminante emergente y relativamente menos estudiado en el mundo y no se encuentra reportado como sustancia tóxica, ni definida su concentración máxima permisible en las aguas de consumo humano.
Sin embargo, la persistencia de citostáticos de platino en el medio ambiente es causa que preocupa debido a su bioacumulación, lo que implica que, una vez incorporados a un organismo vivo, puede acumularse y aumentar su concentración a medida que se mueven a través de la cadena alimentaria hasta llegar a los humanos.
Debido a las complejidades para cuantificar el platino o los elementos contentivos en los citostáticos, uno de los desafíos de la química analítica hoy es desarrollar procedimientos eficaces para medir estos compuestos y también buscar procedimientos eficientes para la remoción de tales contaminantes de las aguas.
Sensibilizados con esta problemática, un grupo de investigadores de la Facultad de Química de la Universidad de La Habana creó materiales sorbentes para platino y citostáticos, resultado que se plasmó en la investigación “Remoción y concentración de contaminantes farmacéuticos de agua residual mediante extracción con sorbentes novedosos”, premiada por la Academia de Ciencias de Cuba en este año 2024.
Los especialistas cubanos participaron durante un lustro en el proyecto de cooperación internacional Recopharma Horizontes 2020, iniciativa en la que investigadores de universidades europeas, como la Universidad Autónoma de Barcelona y la de Údine en Italia, compartieron técnicas de trabajo sobre el tratamiento de citostáticos en aguas residuales, que permitieron a los nacionales demostrar la efectividad de los materiales desarrollados.
El proyecto Recopharma, financiado con fondos europeos, permitió diseñar, desarrollar y validar un tratamiento eficaz para eliminar los fármacos citostáticos de las aguas residuales.
Manuel Valiente, catedrático de Química Analítica de la Universidad Autónoma de Barcelona, expresó en un artículo publicado en www.cordis.europa.eu que “los materiales sorbentes logrados permitieron concentrar y eliminar trazas, considerada la barrera más importante de los citostáticos en aguas contaminadas”.
Como parte del proyecto, cerca de 32 investigadores y técnicos cubanos recibieron formación en profundidad sobre técnicas analíticas y procesos de separación, además se sensibilizó a trabajadores de la industria farmacéutica sobre la importancia de estos tratamientos.
La planta piloto instalada como resultado de esta iniciativa se encuentra operativa en el Centro de Investigaciones y Desarrollo de Medicamentos (CIDEM), en Cuba. Los investigadores cubanos afirman que hasta ahora los procesos se han desarrollado a nivel de laboratorio, pero están establecidos los vínculos para implementarlo a mayor escala y para estudiar otras utilidades de esos materiales sorbentes.
Nuevos materiales para la descontaminación
“Entre los fármacos más empleados en la actualidad, con actividad antineoplásica (usados para impedir el desarrollo y crecimiento de sustancias tumorales malignas), se encuentran los conocidos citostáticos del grupo del Platino (cisplatino, oxaliplatino, carboplatino). Su producción y aplicación masiva en el tratamiento de pacientes oncológicos, ha provocado la incorporación de estos contaminantes a las aguas, porque una fracción importante de ellos es eliminada, sin cambio en su composición, por las excretas o la orina. Esto requiere un permanente perfeccionamiento de los procedimientos para descontaminar estas aguas”, explicó la MsC. Rachel Lombana Fraguela, una de las autoras del estudio e investigadora del Instituto de Ciencia y Tecnología de Materiales (IMRE), de la Universidad de la Habana.
En América Latina existen cuatro plantas de producción de citostáticos y Cuba cuenta con una de ellas. La UEB “CITOX”, de los Laboratorios AICA, que produce un total de 14 formulaciones de citostáticos para la terapia de diferentes tipos de cáncer, entre ellos los citostáticos a base de platino (cisplatino, carboplatino y oxaliplatino), un proceso que contempla un riguroso control de las aguas residuales.
El equipo de profesionales premiados por la Academia de Ciencias de Cuba se enfoca también en el estudio y caracterización de materiales (naturales, modificados o completamente sintetizados) en el laboratorio para la descontaminación de aguas naturales (excepto de mar) o residuales, mediante técnicas de separación y concentración.
Estos procedimientos se basan en una metodología conocida como “extracción en fase sólida”, donde los contaminantes que se desean extraer de este medio acuoso pueden ser líquidos o sólidos.
“El método de los adsorbentes naturales ha ganado popularidad por su bajo costo, fácil disponibilidad y menor impacto ambiental en comparación con los materiales sintéticos utilizados” agregó Lombana Fraguela.
Los materiales empleados para los sorbentes son componentes naturales como el hongo Aspergillus niger O-5 o la zeolita, lo cual los hace accesibles para su uso. Además, esta innovación no necesita grandes tecnologías o equipamientos de avanzada.
Otras aplicaciones
La Dr.C. Margarita E. Villanueva, otra de las autoras de las autoras de la investigación y profesora de la Facultad de Química de la Universidad de La Habana, afirma que el equipo también realizó dos trabajos, concluidos a nivel del laboratorio, con la metodología de extracción en fase sólida, uno de ellos relacionado con la zeolita natural (“Characterization of zeolite as sorbent for Ni(II) concentration in aqueous dissolutions with analytical and / or remediation purposes”), y otro sobre la caracterización de la misma zeolita, pero modificada químicamente, el cual se publicará en breve.
“En ambas investigaciones se emplea la zeolita del yacimiento de Tasajera en la zona central de Cuba, para la remediación de aguas contaminadas con níquel. Este elemento es muy tóxico y existen normas internacionales y nacionales, que regulan su contenido en aguas”, explicó Villanueva Tagle.
Por su parte, la máster Racher Lombana agregó que, como resultado de la investigación, se constató que el uso de materiales sorbentes naturales favorece el desarrollo de métodos de Extracción en Fase Sólida, compatibles con los principios de la Química Verde, porque no introducen efectos negativos ya que no incorporan otros materiales que pueden, a su vez, contaminar el medio.
Planta piloto
La instalación y verificación de los parámetros operativos de la planta piloto para evaluar a una escala intermedia, entre el laboratorio y la industria, los procedimientos de descontaminación, que se pueden desarrollar a partir del uso de los diferentes materiales adsorbentes obtenidos, ha sido de manera indiscutible uno de los principales resultados de la investigación.
“A partir de ahora se abren las posibilidades de escalar a nivel piloto los procedimientos ya validados a nivel de laboratorio, gracias a la infraestructura creada con la instalación de la planta y al conocimiento acumulado con la caracterización de varios materiales que son capaces de ‘atrapar’ los contaminantes y extraerlos del agua residual” aseguró Mario S. Pomares Alfonso, investigador del IMRE.
La selección del sistema de tratamiento depende de varios factores, como las características del residual y la concentración del contaminante. En Cuba, según revelan dos investigaciones* de los autores Amador Díaz, A. (2017) y De la Cruz Padilla (2018), se utilizan diferentes tipos de tratamientos, entre los que se encuentran los fisicoquímicos, los biológicos y los procesos fotoquímicos, fotocatalíticos y de oxidación química. La complejidad de las aguas a tratar y las diferentes condicionantes ambientales y sociales hacen necesaria una solución para cada caso particular.
La industria debe cumplir determinados parámetros, y regulaciones asociadas al control de la contaminación de líquidos, que incluyen el vertimiento de las aguas residuales.
La Ley 150/2023 “Del Sistema de los Recursos Naturales y el Medio Ambiente” establece principios para proteger el ecosistema, los recursos naturales e incorporar la dimensión ambiental en los planes de desarrollo económico. En el artículo 13 de su capítulo II detalla que el Ministerio de Ciencia Tecnología y Medio Ambiente está obligado a controlar sobre bases técnicas los niveles de agresividad de los residuales.
Además, el capítulo V sobre calidad ambiental recoge la importancia de prevenir la contaminación ambiental en las fuentes de origen como primera prioridad en la estrategia para su enfrentamiento; de reducir a niveles permisibles y controlar aquella cuya generación no pueda evitarse, y, además, promover la mejor gestión de los residuales valorizables mediante la recuperación, reúso o reciclaje en los procesos económicos y productivos.
Como refleja la más reciente disposición de cuidado medioambiental, la innovación para el aprovechamiento de residuos es una prioridad de la política ambiental cubana, lo cual demanda un particular nivel de atención para la industria farmacéutica, donde cada centro cuenta con diferentes sistemas para el tratamiento de sus desechos.
El resultado de la investigación para el desarrollo de cinco nuevos materiales sorbentes de contaminantes de platino y citostático presentes en fluidos líquidos de la UEB “CITOX” de los Laboratorios AICA ofrece perspectivas halagüeñas para el tratamiento de aguas residuales en ese sector tan relevante para la economía del país.
*Amador Diaz, A. (2017). “Tratamiento con ozono de aguas residuales de la industria farmacéutica con presencia de dopamina y cafeína”. [Tesis para optar por el título de Máster en Ingeniería Ambiental, Instituto Superior Politécnico José A. Echeverría]
De la Cruz Padilla, S.A. (2018). “Desarrollo de un plan de gestión para el tratamiento y disposición de las aguas residuales de una industria manufacturera farmacéutica”. [Tesis, Universidad de San Carlos de Guatemala, Guatemala]