Cada año se vierten a las aguas de ríos, mares y océanos, millones de toneladas de hidrocarburos. La mayoría de los barcos y de las empresas que lo cometen quedan impunes ante una acción, que pone en peligro el medioambiente. Un nuevo método puede conocer en solo diez minutos el tratamiento indicado para proceder a su limpieza de la forma más eficaz. Pero no solo eso, puede descubrir al culpable de ese posible desastre ecológico.

En este sentido, especialistas del departamento de Química Analítica de la Universidad de Cádiz (UCA) han desarrollado una técnica que identifica vertidos de hidrocarburos de forma rápida, limpia y barata. Con un sistema matemático van entrenando un equipo electrónico que funciona como una nariz humana, que detecta el tipo de contaminante en diez minutos. Su uso no requiere una formación muy especializada, lo que facilita su manejo. Actualmente se puede poner en práctica, y en breve podrían salir al mercado modelos más manejables, que examinarán los fluidos en el mismo lugar en el que se encuentran.

Aparato conocido como nariz electrónica.

El trabajo ha consistido en desarrollar huellas dactilares olorosas, para poder identificar diferentes vertidos de hidrocarburos, como gasolina, diesel, queroseno o aceites lubricantes, en distintos estados acuosos. Estas huellas son como fotografías del aroma que presentan las muestras. En vez de tener una imagen física se obtiene la esencia. Es una forma de visualizarlo para que sea fácilmente reconocible, explica a la Fundación Descubre la científica de la UCA, Marta Ferreiro. Por tanto, no requiere una gran especialización para interpretarla, sino que cualquier persona con una formación básica localizaría las instantáneas por comparación.

Las técnicas que se emplean detectan compuestos orgánicos volátiles, que son los que dan origen a los aromas. El procedimiento, está basado en la creación de espacio de cabeza acoplada a un detector de masas, es decir, una especie de nariz electrónica que funciona igual que una humana.

Para ello, han tomado muestras de agua dulce y salada, a las que se les han añadido diferentes hidrocarburos. Pretendían recopilar la mayoría de situaciones posibles y reales para luego analizarlas con la nariz electrónica. Los resultados se recogen en el estudio titulado ‘Characterization of petroleum-based products in water samples by HS-MS’, que está publicado en la revista Fuel. Esa nariz artificial está alimentada de una serie de patrones y modelos matemáticos. «Funciona como un cerebro de memoria para que, ante muestras desconocidas, el equipo sea capaz de decirnos qué tipo de combustible es», señala la experta.

Los principales objetivos de este estudio se centran, además de determinar el tipo de vertido rápidamente, para proceder a su limpieza con la mayor celeridad, en localizar quién ha producido ese derrame, ya que es una práctica ilegal. La investigación está enfocada en este caso hacia el terreno forense.

De izquierda a derecha, María José Aliaño, Marta Ferreiro, Gerardo Fernández y Miguel Palma, miembros del grupo de investigación de la Universidad de Cádiz.

Con todos los datos recabados se crea una memoria. En concreto, un modelo matemático de reconocimiento de patrones. Como resultado se obtienen huellas dactilares olorosas que determinan exactamente el combustible. Al dispositivo hay que entrenarlo constantemente, para que así abarque la mayor cantidad de situaciones y poder aplicarla en un rango amplio de contextos reales, asegura la doctora Ferreiro.

Esa memoria que se enseña a la nariz electrónica consiste en funciones matemáticas, que transforman la señal analítica en una foto o huella que se podría interpretar fácilmente, y que indica directamente el tipo de combustible que se ha vertido. Con respecto al entrenamiento del dispositivo, hay que estar constantemente actualizándolo con nuevos hidrocarburos.

En tan solo 10 o 15 minutos

Entre las ventajas que presenta esta técnica se encuentran su rapidez. «Hemos optimizado el método y en tan solo 10 o 15 minutos ya tenemos la respuesta», indica la profesora que añade que si se compara con las prácticas tradicionales, supone un avance importante. Éstas últimas tardan horas y utilizan equipos muy complejos. Además, necesita la especialización de la persona que efectúa el análisis para interpretar los resultados, mientras que el propuesto desde la Universidad de Cádiz es objetivo, automático y requiere una mínima formación.

La investigadora de la UCA, Marta Ferreiro, en el laboratorio.

Esta circunstancia posibilita que se actúe casi en el mismo momento en que se produzca el vertido para proceder a su limpieza rápidamente, sabiendo las sustancias que se tienen que aplicar para que sea efectivo.

El sistema es limpio al no utilizar disolventes y tampoco produce ningún tipo de residuo, como sí ocurre con los que hasta ahora se empleaban. Además, su coste es muy económico y el hecho de crear esas huellas dactilares, que son como fotos, hace muy sencilla la identificación, sin requerir una persona especializada en análisis químicos, ya que averigua el tipo de muestra de forma automática.

Actualmente, existen dispositivos portátiles en donde, si se aplican los métodos que han desarrollado desde el departamento de Química Analítica de la UCA, el análisis se podría realizar in situ, en el mismo lugar del derrame, con lo que aceleraría el proceso de detección del tipo de hidrocarburo y del procedimiento para proceder a su limpieza. Falta desarrollar los métodos con estos aparatos, creando esa memoria e ir validándola ante situaciones reales y complejas, lo que requiere tiempo. Aún así, en tres meses estarían preparados y a disposición de las instituciones que lo necesiten.

La nariz electrónica funciona como una humana y, en particular como la de un bebé, que todavía no ha olido nada. Se entrena, enseñándole las muestras de diferentes hidrocarburos a las que luego se van a exponer en un futuro, ante vertidos reales. El cerebro de la máquina se compone de un software estadístico matemático denominado quimiométrico o de reconocimiento de patrones. El modelo se elabora obteniendo las diferencias entre distintos combustibles. Tras el entrenamiento, se desarrolla la validación, o sea, se comprueba que se alcanza la capacidad de discriminación empleando muestras de origen conocido.

Una de las muestras analizadas.

El interés inicial nació desde una perspectiva forense, aunque destaca su aplicabilidad medioambiental. Cuando se produce un derrame y no se sabe de qué es, plantea un problema a la hora tomar medidas, de evaluar el daño, la peligrosidad, las consecuencias, incluso el sistema de tratamiento de limpieza. Por tanto, este método se erige como una solución eficaz para poder reaccionar lo antes posible ante un vertido, para intentar que el daño sea el menor.

En cuanto al descubrimiento del causante, si se sospecha de ciertos barcos que hayan podido pasar por la zona donde ha sucedido, se tomaría una muestra del combustible que emplean y compararla con la de la zona contaminada. «A nivel de laboratorio, lo que proponemos es un análisis fiable para poder identificar el tipo de vertido del que se trata», subraya Marta Ferreiro.

Si en un futuro se aplicara este procedimiento a nivel oficial, se procedería a examinar las naves que han pasado por esa ruta, y se compararía el carburante que utilizan con la huella dactilar olorosa del elemento propagado para ver si coinciden. Incluso, como norma preventiva, se podría certificar el hidrocarburo de cada barco antes de zarpar desde el puerto de origen para que, en caso de que se produjera un vaciado, se localizara al autor casi de forma inmediata, realizando una consulta en una base de datos común.

Según la científica, dado que en muchas ocasiones los derrames se hacen de forma intencionada, para eludir las tasas que tienen que pagar por limpiar los tanques en puerto, el hecho de que con este método se detecte al autor, puede que se lo piensen dos veces antes de efectuarlo en aguas internacionales en mitad del océano, cuando nadie les ve.

El estudio, que se encuentra en fase de laboratorio, ha sido financiado por la Universidad de Cádiz a través de su plan propio, dentro de una convocatoria destinada a financiar proyectos de jóvenes investigadores.

Referencias:

Marta Ferreiro-González, María José Aliaño-González, Gerardo F. Barbero, Miguel Palma, Carmelo G. Barroso: ‘Characterization of petroleum-based products in water samples by HS-MS’. Fuel. 2018.