Hambre cero; agua y energía sostenible para todos; fin de la pobreza; frenar el cambio climático... La Agenda 2030 plantea 17 retos planetarios, los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) en los que las tecnologías nucleares y las radiaciones pueden ayudar; al menos, en nueve de ellos. Proporcionan una fuente de energía que no emite gases de efecto invernadero. También aportan trazadores para conocer en profundidad el entorno –un órgano, el suelo, un acuíferoy así saber que sucede en él para buscar soluciones. Además, la radiación altera estructuras que permite desde obtener nuevas plantas más resistentes y vacunas, hasta cambiar las propiedades de un material, descontaminar aguas, esterilizar plagas y acabar con tumores.

Texto: Elvira del Pozo | Periodista de ciencia

Quedan solo nueve años para cumplir los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS), las 17 metas que se autoimpusieron los 193 países de Naciones Unidas para conseguir en 2030 un mundo que viva mejor según sus posibilidades. En definitiva, tienen que lograr que una población creciente, que entonces alcanzará los 8.500 millones de habitantes, tenga las necesidades cubiertas y a sus minorías integradas, y que al mismo tiempo se desarrolle económicamente sin sobrepasar los límites de su entorno. Además, es urgente que ralenticen el cambio climático que calentará el planeta a una temperatura que ningún humano ha experimentado jamás. La tarea no parece fácil.

La primera de las metas: garantizar la vida. Antes de la irrupción de la covid19, uno de cada tres decesos en el mundo se debía a dolencias cardiovasculares. El segundo motivo, con aproximadamente un 18 por ciento de media, era el cáncer, según datos del Our World in Data. Ambas enfermedades, entre otras muchas, como las neurológicas y endocrinas, son el objeto de la llamada medicina nuclear, que utiliza pequeñas cantidades de radioactividad para diagnosticar, evaluar y tratar.

Localizar, apuntar, disparar

Para obtener una imagen de lo que pasa dentro del cuerpo humano, es necesario una investigación previa que encuentre qué molécula es específica de una determinada enfermedad, de tal manera que la existencia de la primera delataría a la segunda. Éstas son las dianas a las que apuntarán las radiosondas, que son compuestos que llevan unido un emisor de radiación fotónica. Al ser inyectados, ingeridos o inhalados en forma de gas “permiten visualizar desde el exterior las zonas donde se acumulan; confirmando la dolencia y caracterizándola (forma, extensión, perfil metabólico...)”, explica Joan Castell, presidente de la Sociedad Española de Medicina Nuclear e Imagen Molecular.

Estos radiofármacos además pueden unirse a un material terapéutico emisor de rayos beta o alfa, que, por ejemplo, al acoplarse exclusivamente a las células de un tumor las destruyen sin dañar el tejido sano. “El teragnóstico —integración de diagnóstico y terapia usando una misma molécula— está suponiendo una revolución en oncología, con resultados nunca vistos antes”, reflexiona Castell.

Y aunque las técnicas nucleares son “muy prometedoras para lograr una medicina personalizada y de precisión”, para que contribuyan masivamente a garantizar la salud y el bienestar (ODS 3) tiene que abarcar cada vez a más enfermedades y a más personas. Como señala Castell, “Pese a que los aparatos se producen ya en serie y no requieren más que disponer de electricidad para que funcionen, en la mayoría de los casos, su coste y la necesidad de disponer de suficientes profesionales preparados sigue dificultando su globalización; la intervención de la Organización Mundial de la Salud y la solidaridad entre los estados son claves para dotarles de estas tecnologías y de formación para que se manejen con seguridad”.

Salud, dinero y... comida

Por muy lejos que llegue la medicina hay condicionantes que no puede combatir. Así lo indican los datos: en los países empobrecidos las enfermedades infecciosas reemplazan al cáncer en el tétrico pódium de la mortandad. En concreto, las afecciones respiratorias y las diarreas resultan ser el principal motivo por el que seis millones de niños menores de 5 años mueren cada año. Muchos de ellos están débiles debido a la falta persistente de alimentos, recuerda la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO). Por ello, la importancia de los ODS 1 y 2: Fin de la pobreza y Hambre cero.

Naciones Unidas alerta: actualmente hay 820 millones de personas que pasan hambre en el mundo, sino que el año 2050, los agricultores necesitarán producir un 60 por ciento más de alimentos, forrajes y biocombustibles debido al aumento demográfico. La importancia de este sector es clave, más incluso en los países desfavorecidos, donde la mayor parte de su economía depende de él. Por estos motivos, el pasado febrero, la FAO y el Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA) renovaron su acuerdo para trabajar juntos en el uso de tecnologías nucleares. Su objetivo es conseguir sistemas agroalimentarios más sostenibles y seguros, y contrarrestar el riesgo de enfermedades en plantas y animales. Ambos organismos llevan cooperando desde la década de los 60 del siglo pasado, en el que ahora se conocer como Centro Conjunto FAO/OIEA de Técnicas Nucleares en la Alimentación y la Agricultura, ubicado en Austria.

Una de sus líneas de acción es la de esterilizar insectos para controlar plagas que son responsables, junto con otras enfermedades vegetales, de la pérdida del 40 por ciento de los cultivos alimentarios en todo en mundo cada año, calcula la propia FAO. En lugar de echar pesticidas, se crían en masa machos de la mosca de la fruta, la tsetsé y el gusano barrenador del ganado, entre otros. Se los somete a rayos X y gamma, y se sueltan en el medio para que al aparearse con hembras silvestres no haya descendencia y su población disminuya.

También la castración radiológica de patógenos es la base de algunas de las vacunas que se suministran al ganado. Los organismos vivos atenuados son capaces de generar reacción inmunológica en el organismo, pero no de reproducir la enfermedad. Gracias a esta tecnología se inmunizó masivamente a vacas de todo el mundo contra la peste bovina, hecho que fue decisivo para que, en 2011, se convirtiera en la primera enfermedad animal en ser eliminada en la historia de la humanidad. Pero quedan muchas más: la fiebre del valle del Rift, la peste porcina africana, la fiebre aftosa... que causan la muerte de animales y obligan al sacrificio a gran escala de otros muchos.

Un paso más allá están los alimentos ionizados, a los que se somete a radiación directa para alargar su conservación reduciendo el uso de aditivos y fumigantes. En esta ocasión, los rayos gamma matan todos los patógenos y retrasan la maduración de la fruta, entre otros efectos.

Agricultura climáticamente inteligente

El fitomejoramiento es una manera de producir cultivos resistentes a enfermedades y las condiciones climáticas e hidrológicas que están por llegar. También para generar más alimentos. Elena Sáenz, directora de la Asociación Nacional de Obtentores Vegetales, recuerda que “en los últimos 20 años, casi la mitad del aumento de la productividad ha sido consecuencia del desarrollo de nuevas variedades”.

Las técnicas nucleares aceleran el proceso de mutación espontánea del ADN de la planta reduciendo así el tiempo en el que se consiguen especímenes más adaptados al medio. Las semillas y tejidos son irradiados con rayos X o gamma y se analiza el rendimiento que la planta genera en situaciones de sequía, mayor temperatura o suelos salinos, entre otras variables. Ésta es la base del proyecto español GOCITRUS, que genera variabilidad en cítricos a partir de la radiación de las yemas de los árboles, donde hay muchísima división celular y la capacidad de generar muchos individuos genéticamente distintos es elevada.

“Aunque la irradiación se sigue utilizando en las empresas de mejora vegetal para la obtención de mutantes, en investigación cada vez se usa menos”, señala Antonio Molina, director del Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas. La radiación altera grandes segmentos de ADN al azar, mientras que compuestos químicos como el metanosulfonato de etilo, y herramientas de edición del genoma como CRISPR y Prime editing permiten cambios dirigidos y puntuales, incluso de un nucleótido concreto o de varios genes simultáneamente. Esto último es muy útil en plantas donde la expresión de una determinada característica no se debe a la acción de un solo gen, sino a un grupo de ellos.

¡Siga a esa molécula!

Otro problema es el agua. Según datos del Banco Mundial, la agricultura necesita el 70 por ciento del recurso que se extrae en el mundo. Una herramienta de ahorro muy extendida en cultivos, al menos en países desarrollados, son las sondas neutrónicas, que son una fuente radiactiva de neutrones de gran energía y un detector de neutrones lentos que permiten conocer la humedad del suelo. Si hay suficiente para la planta, se puede ahorrar el riego.

El agua es el objetivo del ODS 6 que pide “garantizar su disponibilidad y gestionarla de manera sostenible, además de saneamiento para todos”, no solo para los cultivos. Dada la gran interrelación entre las masas acuáticas (la sobreexplotación de un pozo puede agotar un manantial a 30 kilómetros) requiere una gestión a escala mayor, del ciclo del agua en su conjunto. Más allá de “garantizar la buena calidad radiológica de las aguas, las técnicas de trazado con isótopos estables y radiactivos es una manera de conocer en profundidad cómo se comporta el sistema hídrico y ayudar a la toma de decisiones”, explica Javier Rodríguez, jefe del Área de Aplicaciones Isotópicas del Centro de Estudios y Experimentación de Obras Públicas (CEDEX).

El H₂O, de manera natural, tiene tres isótopos distintos de hidrógeno y otros tres del oxígeno, que dan mayor o menor peso a la molécula en función de si tienen más o menos neutrones. En un proceso de evaporación, como sucede en los embalses, los isótopos más ligeros pasan a vapor con más facilidad y el agua que queda se enriquece en los más pesados, presentando una concentración mayor que el de la lluvia pero menor que la del mar. “El agua tiene una huella isotópica que delata su origen”, señala Rodríguez.

Además, se miden los radionucleidos que existen de manera natural. Las aguas superficiales lavan rocas que en muchos casos son ricas en uranio natural y sus descendientes, que pasan al medio acuoso. Pero los procesos y los solutos resultantes son distintos si el agua se filtra y tarda mucho en volver a salir a un manantial; o si la escorrentía es casi solo superficial y va directamente a un río. Con técnicas isotópicas se sabe si la muestra proviene o no de fuentes subterráneas. “Es como viajar en la molécula del agua o en alguno de sus componentes en disolución, que se convierten en los trazadores ideales para mostrar cómo se mueve el fluido y cuánto tarda”, apunta el investigador.

Si se incorporan estas técnicas de datación, se puede estimar el tiempo de residencia del agua dentro de un acuífero, desde que el agua se infiltra hasta que emerge de nuevo. Esto permite estimar la vulnerabilidad de las masas subterráneas, de donde procede un alto porcentaje del agua que bebemos. En esta ocasión, los espías son el tritio, el carbono 14 y el 13. “Un acuífero puede tardar en renovarse meses o miles de años, lo que condicionará el tiempo que necesitará para recuperarse si se sobreexplota. Y, por lo mismo, si existe una fuente de contaminación en superficie y el agua se renueva cada año es muy fácil que se contamine y que llegue pronto a su uso; aunque será más fácil también limpiar el acuífero”, concluye Rodríguez. La segunda meta del ODS 6 es la de garantizar el saneamiento de las aguas. Con técnicas nucleares e isotópicas se pueden detectar y rastrear contaminantes, que posteriormente pueden destruirse sometiéndoles a haces de electrones y con otras fuentes de radiación gamma como los radionucleidos del cobalto (⁶⁰Co) y el cesio (¹³⁷Cs).

Sí, pero aquí no

La energía es el factor que más contribuye al cambio climático pues aporta alrededor del 60 % de todas las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero, según datos de Naciones Unidas. En un futuro superpoblado y electrificado, parece inevitable apostar por las fuentes energéticas renovables. Pero mientras se resuelve cómo almacenar el excedente, cuando se produce, y cubrir los picos de la demanda, “la fisión nuclear puede asumir la producción y el apoyo en zonas con recursos naturales intermitentes sin contribuir al aumento del CO₂ atmosférico, ya que cuenta con la gran ventaja de que es una tecnología muy bien conocida y que funciona”, apunta Enrique González, responsable de la División de Fisión Nuclear del Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (Ciemat).

Esta tecnología, que podría ayudar a la consecución del ODS 7 (Energía asequible y no contaminante) y del ODS 13 (Acciones por el clima), cuenta con una fuerte oposición social. La percepción de riesgo de sus reactores y la producción de residuos radiactivos casi eternos está detrás del ya conocido como Not in my back yard (Sí, pero aquí no, en español). Este término alude al hecho de que personas que en principio no se oponen a esta fuente energética se oponen a que cerca de su lugar de residencia instalen una central o un almacén de residuos nucleares. Frente a ello, “se trabaja para diseñar una nueva generación de reactores más seguros; que generen menos residuos y que estén más adaptados a eventos extremos y a la escasez de agua”, señala González.

Otras contribuciones menos evidentes de las técnicas nucleares tienen que ver con otros tres ODS, los 9, 14 y 15, que hacen referencia a Innovación industrial, Vida submarina y Ecosistemas terrestres, respectivamente. En todos ellos, el valor añadido que aporta es entender de manera profunda qué está pasando, en el entorno, en un proceso. Respecto a la industria, gracias a gammagrafías y neutrografías, se pueden radiografiar con rayos gamma y neutrones piezas críticas en, por ejemplo, el fuselaje de aviones y soldaduras de gaseoductos, en busca de debilidades o roturas en principio imperceptibles al ojo humano.

También, gracias a la trazabilidad de sustancias radiactivas se pueden escanear los procesos que suceden en grandes estructuras como chimeneas industriales para saber qué reacciones químicas ocurren en su interior y detectar si hay alguna anomalía. Al margen de las técnicas nucleares de imagen, “la irradiación de materiales es una manera de cambiar sus propiedades. Como es el caso de fibras de carbono que se vuelven conductoras”, cuenta el investigador.

Las técnicas nucleares mejoran el conocimiento de los ecosistemas terrestres, cuyo bienestar es objeto del ODS 15. Se estima que una de sus principales amenazas es la erosión, causada por el agua que discurre por la superficie de la tierra y que arrastra sus capas más fértiles. El problema es mayor cuanto más pendiente y menos vegetación haya. Utilizando esta vez como espías al nitrógeno 15 y el carbono 13, los investigadores saben en qué estado está el suelo y si se mueve. También, pueden conocer si las plantas que viven en él consiguen captar todos los nutrientes que necesitan. Esta información es el punto de partida para elaborar planes de gestión del territorio.

Respecto a la vida submarina (ODS 14), se puede monitorizar la progresión de su acidez, que se produce al absorber el dióxido de carbono atmosférico. Para ello se evalúan con isótopos los cambios en las corrientes marinas y los efectos en los distintos ecosistemas. “La tecnología nuclear es una herramienta muy prometedora con un conjunto de aplicaciones muy amplio que puede contribuir a conseguir nueve de los 17 Objetivos de Desarrollo Sostenible”, concluye González.