Perspectiva de la nanotecnología en Guatemala

Omar Marroquín Pacheco

Entrevista a la Doctora y Maestra en Nanociencia y Nanotecnología PhD. Susana Arrechea Alvarado, egresada de la Universidad de Castilla-La Mancha. Ingeniera Química egresada de la Universidad de San Carlos de Guatemala. Docente investigadora de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de San Carlos de Guatemala y del Centro de Estudios en Biotecnología de la Universidad del Valle de Guatemala.

¿Qué es la nanotecnología?
La nanotecnología se puede definir como el estudio y manipulación de sistemas funcionales a escala manométrica (10-9 metros). A este tamaño los materiales tienen mayor área superficial y esto permite una mayor reactividad, asimismo predominan los efectos cuánticos y modifica las propiedades ópticas, eléctricas, magnéticas, de resistencia, entre otras, alcanzando así efectos que transforman los materiales.

¿Existen productos de nanotecnología comerciales?
En los últimos veinte años la nanotecnología ha dejado de ser ciencia ficción y se ha convertido en una ciencia aplicada en productos comerciales que proveen a nivel global más de 1055 compañías en 51 países, acorde a la base de datos de productos de nanotecnología (NPD, por sus siglas en inglés). La mayoría son producidos por Estados Unidos, seguido de Alemania, Reino Unido, Suiza, China, Japón, Corea del Sur y Taiwán; como resultado de la inversión que estos países han hecho en investigación y desarrollo.

¿Cuáles son los indicadores de patentes y publicaciones de nanotecnología a nivel global?
En 2016 se presentaron 19,563 patentes de nanotecnología, la mitad de estas patentes son de Estados Unidos, Corea del Sur, Japón y Taiwán, según el informe de la plataforma web StatNano. El año pasado también alrededor de 137,500 artículos de nanotecnología se publicaron en la plataforma científica Web of Science, liderando China, Estados Unidos, India, Corea del Sur y Alemania.

¿Están participando los países en vías de desarrollo en esta temática?
Algunos países en vías de desarrollo se han unido al estudio de la nanotecnología y a la producción de este tipo de materiales, liderando Brasil, Argentina y Chile, acorde al número de patentes y publicaciones en este campo.
¿Cuál es la situación actual de nanotecnología en Guatemala?
En Guatemala ya han pasado doce años desde que se priorizó la nanotecnología en el plan nacional de Ciencia, Tecnología e Innovación implementado por la Secretaria Nacional de Ciencia y Tecnología (SENACYT). Durante este tiempo se han realizado avances en capacitación de recurso humano. Las universidades del país, instituciones de gobierno e industrias privadas, han desarrollado programas de formación y también profesionales se han capacitado en el extranjero en diversas áreas de nanotecnología. Existen empresas nacionales que se encuentran en etapa de investigación para desarrollar la mejora de sus productos por medio de nanotecnología y otras que ya comercializan recubrimientos, pinturas, aceites, tintes, protectores solares, cremas antienvejecimiento, entre otros productos importados.

¿Cuáles son las aplicaciones que considera viables para Guatemala?
Entre los temas de nanotecnología más interesantes para desarrollar en Guatemala se pueden mencionar las aplicaciones en medio ambiente, salud, energía, agricultura, construcción, textil y alimentos.

¿Cuáles son los ejemplos de aplicaciones a nivel global en estas industrias?
Se ejecutan investigaciones de tratamiento de agua, gestión de residuos sólidos y descontaminación de aire utilizando nanopartículas, mediante eliminación de iones pesados, nitratos, cloruros, sales, tóxicos y también se realizan algunos estudios por su efecto antibacteriano. En energía se tienen aplicaciones diversas en especial en dispositivos fotovoltaicos más baratos, ligeros, transparentes y flexibles; se han desarrollado sistemas que ayudan a reducir el consumo energético por medio de aislantes, así como materiales para turbinas eólicas, entre otros. En el área de agricultura puede aportar un avance en el fortalecimiento de suelos por medio de abonos modificados que aumentan la producción agrícola, en control de plagas por medio de pesticidas avanzados; en ganadería en nanosensores de identificación de animales y detección de sustancias tóxicas o dañinas. En cuanto a la industria de alimentos existen aplicaciones de detección de contaminantes, empaques avanzados, entre otros productos en bebidas, tabaco, chocolates, suplementos nutritivos, etc. Con respecto al área de medicina existen nuevos dispositivos avanzados en diagnóstico de enfermedades, monitoreo de salud, y tratamiento de enfermedades. La industria de la construcción ha desarrollado nuevos materiales de cemento, madera, polímeros, repellos entre otros. La industria deportiva ha desarrollado raquetas de bádminton, tenis, squash y palos de golf con propiedades fortalecidas con un menor peso y mayor flexibilidad, dureza, maniobrabilidad, rugosidad, control de la resistencia al aire y disminución de la vibración de impacto. En la industria de gas y aceite se utilizan productos como capas protectoras que aumentan la resistencia a la corrosión. En textiles se han desarrollado diversas aplicaciones como ropa que repele la suciedad, cambia de color y controla la temperatura, se utiliza en resinas resistente a la abrasión, rasguños y llamas. La industria electrónica ha desarrollado dispositivos con mayor velocidad y capacidad a un menor tamaño utilizando semiconductores especiales, se pueden observar computadoras y teléfonos de menor volumen con mayor capacidad; también se han desarrollado sensores biológicos que incrementan la eficiencia.

¿Considera que Guatemala podría adoptar esta tecnología como una prioridad para la industria?
Si, el uso de la nanotecnología se puede considerar como una buena estrategia para mejorar los productos y servicios de las industrias guatemaltecas pero tenemos que aceptar este gran reto global y adaptarlo a las necesidades nacionales ya que existen muchas aplicaciones a explorar. La ubicación de nuestro país permite ser un buen enlace con mercados internacionales, y por esta razón se convierten en un buen lugar para invertir en este tipo de tecnología, sin embargo, la falta de inversión en equipo e infraestructura ha sido una de las principales limitantes en avanzar en este desarrollo.

¿Cuáles serían los pasos a seguir para poder avanzar en esta temática a nivel nacional?
Es importante empezar por la integración de diversos sectores: industria, academia y gobierno, para invertir en equipos que nos permitan trabajar con esta tecnología y aprovechar el recurso humano para seguir en pro del desarrollo de la economía. Además, a nivel nacional se puede desarrollar un plan de trabajo para el impulso de tecnologías convergentes enfocados a resolver problemáticas nacionales.

Marlene Susana Arrechea Alvarado
E-mail: arrecheausac@gmail.com, msarrechea@ing.usac.edu.gt, msarrechea@uvg.edu.gt

Doctora en Nanociencia y Nanotecnología, graduada con honores Cum Laude y M.Sc en Nanociencia y Nanotecnología Molecular, graduada con mención honorífica por su trabajo de fin de master en la Universidad de Castilla-La Mancha (UCLM). La doctora Arrechea es licenciada en Ingeniería Química de la Universidad de San Carlos de Guatemala (USAC), donde actualmente labora como investigadora en la Escuela de Ingeniería Química gestionando y ejecutando proyectos de investigación nacionales e internacionales en el Área de Investigación Desarrollo Tecnológico e Innovación. Este año se ha incorporado como investigadora al Centro de Estudios de Biotecnología de la Universidad del Valle de Guatemala (UVG), ejecutando proyectos de investigación en bio y nano materiales con aplicaciones en tratamiento de agua y control de plagas en un proyecto en colaboración con la industria guatemalteca. Actualmente es miembro de redes científicas internacionales y nacionales: Red de Materiales MATECSS UNESCO, Iniciativa de Cambio Global Affordable Energy For All (AE4H), Red “José Roberto Leite” de divulgación en Nanotecnología (Nanodyf), Red de Nanotecnología de Guatemala (Nanoteg) y Red Metropolitana de Mujeres Científicas de Guatemala (Senacyt). Ejerce su trabajo como investigadora en los proyectos “Ingeniería de los materiales y nanotecnología para el desarrollo sostenible” y “Asistencia técnica para empresas de manufactura y desarrollo de prototipos” avalados por la Secretaria Nacional de Ciencia y Tecnología (Senacyt), Facultad de Ingeniería, USAC, Cementos Progreso S.A., Municipalidad de Guatemala y Asociación Guatemalteca de Exportadores (Agexport). Es investigadora y representante de Guatemala en los proyectos internacionales “Contribución de los nanomateriales al desarrollo del bienestar socio-ambiental en Guatemala” en colaboración con el Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torrojas, CSIC, España y en el proyecto Eranet-Lac de la Unión Europea “Carribean-European Union Research Alliance 4 Better Waste Management” en colaboración con grupos de Alemania, Polonia, República Dominicana y Panamá. Además, asesora proyectos de estudiantes en UC-Berkeley, M-Heal Michigan University, USAC y UVG. En 2011, fue seleccionada como becaria de Fundación Carolina y trabajo durante más de cuatro años investigando nuevos materiales y métodos de fabricación de células solares en el Instituto de Nanociencia, Nanotecnología y Materiales Moleculares de la UCLM; durante este tiempo entre 2011 y 2015 colaboró de manera voluntaria organizando y ejecutando proyectos de capacitación en nanotecnología y acuerdos interuniversitarios en la Facultad de Ingeniería (USAC); institución en la cual fue auxiliar de cátedra en el Área de Calidad, Investigación y Vinculación en 2009 y profesora del curso de Fisicoquímica 1 y del curso de Química Supramolecular en 2010, 2011 y 2013. Fue seleccionada como miembro del programa Fulbright Regional Network for Applied Research (NEXUS) 2014-2016, y trabajó un proyecto enfocado en cambio climático y microrredes de energía en comunidades aisladas. En 2014 fue investigador visitante en el Instituto Catalán de Investigación en Química, desarrollando dispositivos fotovoltaicos. En 2015, realizó una estancia de investigación en el Laboratorio de Energía Renovable y Apropiada (RAEL) en la Universidad de California, UC-Berkeley. Actualmente colabora con el grupo California Renewable Energy CAL-RAE de UC-Berkeley en temas de sostenibilidad, tecnologías convergentes, energías renovables y educación por indagación en ciencia y tecnología con aplicación en Guatemala y colabora con la empresa estadounidense social-ambiental New Sun Road en un proyecto de electrificación rural en escuelas públicas de Guatemala. Ha publicado ocho artículos científicos en revistas internacionales indexadas y evaluadas por pares: Nanoscale, Journal of Material Chemistry A, Organic Electronics, Dyes and Pigments, Tetrahedron, Sustainability; ha publicado tres artículos en revistas nacionales titulados “El futuro cercano con nanotecnología presenta nuevas oportunidades”, “nanotecnología y sus aplicaciones en células solares de tercera generación”, “nanotecnología en Guatemala”, ha sido entrevistada y nombrada “Científica guatemalteca, Orgullo guatemalteco” por la embajada de Guatemala en Estados Unidos.

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