Según el Observatorio Ambiental de Bogotá, en la ciudad solo se recicla el 17 % de los 12 millones de toneladas de residuos sólidos que se producen cada año. Esto indica que el resto de los plásticos –como cigarrillos, ropa o cosméticos– se deja a la suerte de las condiciones ambientales, las cuales, según la temperatura y la incidencia de la luz ultravioleta, se fragmentan en minúsculas partículas que son arrastradas por el aire y los desagües domésticos e industriales hasta los cuerpos de agua.
Estudios de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) y la Universidad Industrial de Santander (UIS) encontraron evidencia de estos en el Parque Nacional Natural Corales del Rosario y de San Bernardo, y según el Instituto de Investigaciones Marinas y Costeras José Benito Vives de Andréis (Invemar) y la Universidad de Antioquia, también en el golfo de Urabá y el río Magdalena.
Tales partículas, que no exceden los 5 mm, son ingeridas por animales como mariscos, peces y aves, y eventualmente ingresan en la cadena alimentaria humana, por lo que se les considera como una amenaza silenciosa. Aunque su impacto todavía está en estudio, en 2021 el Programa para el Medio Ambiente de la ONU alertó que contienen químicos asociados con graves consecuencias para la salud humana.
La química Mónica Sandoval Rincón, profesora de la UNAL Sede de La Paz, explica que “estas partículas son de formas irregulares y diferentes tamaños, y además contienen aditivos químicos tóxicos como ftalatos y bifenoles, que aumentan su peligrosidad; esta combinación de características físicas y químicas hace que los microplásticos sean particularmente nocivos para los organismos vivos”.
La química Mónica Sandoval Rincón, profesora de la UNAL Sede La Paz. Foto: Mónica Sandoval Rincón, profesora de la UNAL Sede La Paz.
Tradicionalmente, la detección de microplásticos ha implicado recolectar muestras, llevarlas a un laboratorio y esperar semanas para obtener resultados. Algunas técnicas utilizadas para estos fines son el procesamiento de imágenes, la dispersión de luz polarizada y la espectroscopia, que aunque efectivas suelen ser costosas, requieren equipos sofisticados y personal altamente capacitado.
La profesora Sandoval comenta que estas metodologías se utilizan a escala de laboratorio e implican largos tiempos de procesamiento, lo que dificulta la implementación de acciones rápidas para mitigar la contaminación. Por eso el Grupo de Investigación en Ingeniería Electrónica (GMUN), dirigido por el profesor Diego Alexander Tibaduiza Burgos, trabaja en desarrollar equipos que aporten a la detección de microplásticos.
Abriendo posibilidades
De dicha apuesta se derivó la investigación de Juan Daniel Sarmiento Abello, magíster en Ingeniería Electrónica de la UNAL, quien desarrolló la metodología de IA –basada en el principio de la “lengua electrónica”–, capaz de detectar y caracterizar microplásticos en tiempo real, midiendo sus propiedades.
“El sistema de IA nos mostró que detecta microplásticos con una tasa de éxito del 80 % en promedio, diferenciando entre tipos de plásticos y tamaños que van desde los 500 micrómetros hasta los 4 mm”, dice el magíster.
Para esta tarea, el investigador utiliza una red de sensores que, como si se tratara de las papilas gustativas de la lengua humana, puede detectar diferentes propiedades de los microplásticos. El dispositivo envía señales eléctricas a través de placas paralelas sumergidas en el agua y analiza las variaciones en estas señales para identificar la presencia, el tipo y tamaño de los microplásticos.
Microplástico de polietileno usado en el estudio. Fotos: Juan Daniel Sarmiento Abello, magíster en Ingeniería Electrónica de la UNAL.
En comparación con los métodos tradicionales, este dispositivo ofrece una detección inmediata. “Con esta técnica en tiempo real se pueden detectar microplásticos. Si se tiene el equipo de electroquímica, como los algoritmos están entrenados, se introduce en el agua, y de inmediato indica si hay o no microplásticos”, explica el investigador.
Además de su rapidez, este prototipo se caracteriza por ser asequible y fácil de usar, pues puede ser operado por personal técnico con conocimientos básicos, sin necesidad de expertos altamente especializados, lo cual permite que se pueda implementar en una variedad de contextos y por diferentes profesionales.
“No debemos esperar una, dos o tres semanas a que nos digan si hay microplásticos, y que cuando vayamos a validar esos datos ya exista otro tipo de estas partículas. Esto permite tomar acciones oportunas”, agrega el magíster.
Pruebas de validación
El investigador preparó un entorno simulado en laboratorio utilizando agua limpia a la que luego le añadió residuos de botellas plásticas y de icopor, con medidas de entre 200 micrómetros y 4 mm. Además, incorporó materia orgánica como huevos de salmón y partículas inorgánicas como tierra y semillas, para imitar las condiciones de los cuerpos de agua naturales como los embalses.
El siguiente paso fue poner esas muestras de agua en un recipiente especial en el que también se incluyen los sensores. Medir estos datos implica que los sensores envíen las señales eléctricas a un computador y así se registran las curvas de voltaje y corriente características de los microplásticos.
Luego, la tarea de los algoritmos es procesar los datos para identificar el tipo y tamaño del microplástico presente en cada muestra; además el dispositivo indica el tipo y tamaño exacto de las partículas.
El éxito de los resultados llevó a que se realizaran pruebas adicionales en colaboración con investigadores de la UNAL Sede de La Paz, con el fin de validar la efectividad del dispositivo en condiciones más variadas, incluyendo agua de mar en presencia de metales pesados.
