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Contaminación
El ecosistema marino constituye el 71 % del área del planeta y contiene el 97 % de toda cantidad del agua del universo.
La presión medioambiental a la que se someten las áreas pobladas por el hombre ha ido creciendo en las últimas décadas. Espacios naturales como las costas de la península ibérica, con gran huella antropogénica, se han visto negativamente afectados.
Merecen especial mención las zonas portuarias donde además de la actividad humana habitual, se le añaden las actividades industriales por proximidad a zonas de carga, o la propia circulación de los barcos, que en sus trayectorias de entrada y salida de los puertos dejan tras de sí un reguero de contaminación.
En ocasiones esta contaminación es muy evidente a simple vista, como en el caso de vertidos de hidrocarburos como el crudo, petróleos o fueles, pero en otras ocasiones la contaminación es invisible, aunque no por ello menos perniciosa.
¿Qué productos contaminantes pueden encontrarse en un puerto?
Podemos encontrar una gran variedad, que abarcan un amplio espectro de compuestos químicos sólidos y en disolución, tales como:
- microplásticos,
- hidrocarburos aromáticos policíclicos,
- bifenilos policlorados,
- hexaclorobencenos,
- dioxinas,
- furanos,
- antibióticos,
- pesticidas (1) …
Además de la huella ambiental que supone la contaminación marina en costas y puertos, algunos de los contaminantes más habituales en estas zonas, como los hidrocarburos policíclicos aromáticos (PAH, de sus siglas en inglés) tienen potenciales efectos cancerígenos sobre la población, bien directamente o bien mediante la cadena trófica.
Estos compuestos se pueden verter en zonas portuarias por medio de actividad humana o bien por causas naturales como las derivadas de fuegos no intencionados. La emisión ambiental de estas moléculas o bien su vertido negligente causa un daño irreparable en los ecosistemas afectados (2).
Lo mismo se puede decir de los contaminantes orgánicos persistentes (POPs, de sus siglas en inglés) que en el último siglo han inundado los campos de cultivos usándose como pesticidas, y a su vez han alcanzado zonas marinas mediante escorrentías, desembocaduras o depositándose desde la atmósfera en el mar.
El Puerto
En el entorno portuario es habitual encontrar hidrocarburos de diferentes tipos, debido los fueles, aceites o líquidos propios de los motores de barcos.
Algunos compuestos PAH son más dañinos que otros, como es el caso del 7H-benzo-fluoreno que muestra una gran toxicidad.
Actualmente, la investigación sobre agentes contaminantes PAH está orientado a 16 compuestos recomendados por la Agencia de Protección Medioambiental Americana (16 U.S. EPA PAH), no obstante, se prevé ampliar esta lista con más contaminantes del mismo tipo. Las cantidades encontradas de estos tóxicos oscila entre los nanogramos a varios microgramos por litro (3).
La correcta detección de los contaminantes involucrados en un área afectada permite su control y descontaminación.
Los métodos analíticos han servido para hacer mapas de contaminación ambiental que permiten poner remedio al desastre ecológico.
Sin embargo, hasta ahora, todos los métodos empleados analizaban alícuotas de agua, tomando una muestra, custodiándola y llevándola al laboratorio.
Este método da buenos resultados analíticos al emplear instrumentación de gran precisión y sensibilidad, pero tiene el inconveniente del tiempo empleado en su análisis, que se alarga horas, días o semanas, y el transporte de la muestra desde el lugar de origen hasta el laboratorio que puede provocar el deterioro de la propia muestra o de los contaminantes.
Un método analítico portátil que permita el análisis de muestras in situ reduciría los inconvenientes de un traslado al laboratorio y los tiempos para obtener el resultado.
Laboratorio portátil
Para optimizar todo este proceso, SDLE presenta un proyecto de detección in situ de contaminantes en aguas portuarias basado en espectroscopía Raman en combinación con un software de traducción de la información analítica espectral en un lenguaje apropiado para la lectura inmediata por cualquier operador no especializado.
Dentro de la espectroscopía de vibración se encuentra la espectroscopía Raman, que desde hace años se ha posicionado como una excelente técnica de identificación de compuestos dada su rapidez para el análisis, por ser una técnica no destructiva, que no supone ningún riesgo para el operador, que necesita muy poca cantidad demuestra y que ofrece información molecular.
La materia, a nivel atómico molecular, tiene energía de vibración cuantizada en átomos y moléculas, que, siendo estimulada convenientemente con un haz de luz monocromática, produce un efecto de dispersión de la radiación electromagnética ofreciendo una señal identificativa única para cada material.
El hecho de que cada material tiene su propia huella espectral identificativa nos permite, al mismo tiempo, proponer este sistema como análisis forense de cotejo de contaminantes con los lugares de los que se sospecha que se ha hecho un vertido, pudiendo reconocer el origen de la contaminación.
Este análisis cualitativo es de gran utilidad para la identificación de todo tipo de compuestos, siendo una técnica muy usada en laboratorio.
En las últimas décadas, el desarrollo de espectrofotómetros portátiles y de pequeño tamaño ha evolucionado hasta conseguir equipos muy manejables y con buena relación señal/ruido que muestran buenos espectros Raman.
En base a la técnica Raman y a los equipos de tamaño manejable, se ha diseñado un sistema de muestreo e identificación de compuestos PAH y POPs in situ con respuesta inmediata.
Consiste en llevar consigo el dispositivo a la zona de muestreo y tomar una pequeña alícuota de las aguas portuarias, de no más de 5 mL, que se dispondrá en un porta-muestras adaptado al equipo Raman portátil.
En tiempos menores a un minuto, se obtendrá la información fisicoquímica que, mediante un software desarrollado a tal efecto, será traducida a un lenguaje legible para cualquier operador.
Prácticamente, todos los compuestos descritos como contaminantes se pueden identificar mediante la espectroscopía Raman.
El proyecto de análisis de contaminación de aguas en tiempo real e in situ, supone la aplicación de las técnicas fisicoquímicas más avanzadas, probadas en laboratorios de investigación y en otras muchas disciplinas, para mejorar la calidad de las aguas y contribuir a la descontaminación de zonas portuarias.
Con el sistema que proponemos se reduce el tiempo de espera para obtener los resultados de las muestras enviadas al laboratorio, lo que redunda en la posibilidad de actuar de forma inmediata ante la amenaza de una contaminación o de un agente tóxico.
En la contaminación de ecosistemas portuarios, la premura en la subsanación de vertidos depende en gran medida de la capacidad para detectar e identificar los residuos contaminantes lo más pronto posible.
Existen ya medidores de pH, salinidad, transparencia, condiciones térmicas, oxigenación o nutrientes, pero hasta ahora, para análisis de contaminantes desconocidos o para controlar la calidad de las aguas de forma más exhaustiva es necesario tomar alícuotas de unos puntos de muestreo que se envían a un laboratorio para su análisis.
Proyecto seleccionado por PORTS 4.0
SDLE presentó su convocatoria en el programa PRE-COMERCIAL de PORTS 4.0 de Puertos del Estado, consiguiendo una excelente puntuación y la financiación para desarrollar el prototipo comercial.
Actualmente, trabaja con el Puerto de Bilbao, Bilbao Portlab, como Puerto facilitador, quien ha puesto a su disposición todas las herramientas para poder desarrollar el proyecto.
En unos meses se dispondrá ya del primer prototipo comercial en funcionamiento, que estará disponible en España a través de Aluzona Boutique Shipyard.
(1) Reza Kiani, M., et al. Current Trends and Future Developments on (Bio-)Membranes. Chapter 10. DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-816778-6.00010-2
(2) J., F., Doman et al. Ultrasensitive detection of polyciclic aromatic hydrocarbons in costal and harbor water using GC-APLI-MS. Marine pollution bulletin. 149 (2019) 110549.
(3) D. Merhaby et al. Overview of sediments pollution by PAHs and PCBs in Mediterranean basin: transport, fate, occurrence, and distribution. Marine pollution bulletin. 149 (2019) 110646.
Fdo. Departamento de Nanotecnología de SDLE
