Los investigadores de Michigan Tech han desarrollado un modelo de oxígeno singlete para calcular cómo se descomponen determinadas sustancias químicas en las aguas superficiales. Además de proporcionar vitamina D, ayudar al crecimiento de las flores y crear la excusa perfecta para ir a la playa, l...
Los investigadores de Michigan Tech han desarrollado un modelo de oxígeno singlete para calcular cómo se descomponen determinadas sustancias químicas en las aguas superficiales.
Además de proporcionar vitamina D, ayudar al crecimiento de las flores y crear la excusa perfecta para ir a la playa, la luz solar también ayuda a descomponer las sustancias químicas en los arroyos, lagos y ríos.
Mientras que las piscinas utilizan azulejos azules para imitar el color del Caribe, la mayoría de las aguas superficiales son amarillas o marrones. Por ejemplo, las cataratas de Tahquamenon, un popular destino de la Península Superior de Michigan, son conocidas por el color caramelo de sus cascadas. Ese color procede de los restos de hojas y cortezas que producen taninos -polifenoles, o compuestos orgánicos naturales de las plantas-. Son estos restos los que absorben la luz solar y crean el oxígeno singlete que degrada los contaminantes.
Esta especie reactiva de oxígeno provoca lo que se llama transformación fotoquímica, un proceso en el que la luz y los materiales oxidantes producen reacciones químicas. Pero, ¿cuánto tiempo tarda una determinada sustancia química en descomponerse bajo esta embestida solar y vegetativa?
Entender cuántas horas o días tarda un contaminante concreto en descomponerse a medias ayuda a los ingenieros y científicos medioambientales a proteger nuestras vías fluviales. Conocer la vida media de un producto químico concreto ayuda a los gestores de recursos a determinar si ese producto químico se está acumulando en el medio ambiente.
Daisuke Minakata, profesor asociado de ingeniería civil, medioambiental y geoespacial de la Universidad Tecnológica de Michigan, ha desarrollado un completo modelo de actividad reactiva que muestra cómo actúan los mecanismos de reacción del oxígeno singlete frente a un grupo diverso de contaminantes y calcula su vida media en un entorno acuático natural.
“Probamos 100 compuestos orgánicos diferentes y estructuralmente diversos", dijo Minakata. "Si conocemos la reactividad entre el oxígeno singlete y los contaminantes, podemos decir cuánto tiempo tardará en degradarse una estructura específica de un contaminante hasta la mitad de su concentración".
Los colaboradores de Minakata son los estudiantes de posgrado Benjamin Barrios, Benjamin Mohrhardt y Paul Doskey, profesor de la Facultad de Recursos Forestales y Ciencias Ambientales. Su investigación se publica en la revista Environmental Science and Technology.
La luz solar oxida y degrada las sustancias químicas tóxicas
El ritmo de la oxidación química iniciada por la luz solar indirecta es exclusivo de la masa de agua: cada lago, río o arroyo tiene su propia mezcla de materia orgánica. Y como el proceso no se produce en la oscuridad, la cantidad de luz solar que recibe una masa de agua también afecta a las reacciones. Por ejemplo, el oxígeno singlete desempeña un papel parcial en la degradación de las toxinas de las floraciones de algas nocivas y en la descomposición del exceso de nitrógeno y fósforo producido por la escorrentía agrícola.
La especie reactiva del oxígeno también tiene beneficios más allá de nuestros lagos y ríos favoritos.
"El oxígeno singlete puede utilizarse para la desinfección de patógenos", explica Minakata. "Puede oxidar sustancias químicas en el agua potable o en los tratamientos de aguas residuales. Hay muchas maneras de utilizar este fuerte oxidante químico para muchos fines en nuestras vidas”.
Más allá de las reacciones, hacia los subproductos
Con los cálculos de la vida media establecidos por el modelo de Minakata, el equipo de investigación planea seguir estudiando los subproductos producidos por las reacciones químicas del oxígeno singlete, con la vista puesta en predecir si los subproductos mismos serán tóxicos. Al comprender las etapas de la degradación, Minakata y su equipo pueden desarrollar un modelo ampliado para predecir la formación de subproductos por la acción del sol y la forma en que las interacciones comienzan de nuevo.
En última instancia, la comprensión plena de la vida media de las numerosas sustancias químicas que se infiltran en nuestras fuentes de agua es un paso para garantizar la limpieza del agua para uso humano.
Puees leer la noticia original en Smart Water Magazine.
