Luchar contra la proliferación de plásticos con la formación de investigadores noveles y las tecnologías de detección
Cada año se vierten al medio ambiente más de trescientas mil toneladas de plástico. Lo preocupante es que muchos de estos residuos son partículas demasiado pequeñas para verlas. Se han encontrado partículas de plástico de tamaño micrométrico y nanométrico, o microplásticos y nanoplásticos (MNP, por sus silgas en inglés), en el suelo, el agua, el aire e incluso en nuestro cuerpo. Estas partículas se añaden de forma intencionada a los procesos industriales (MNP primarios) o se descomponen a partir de plásticos de mayor tamaño presentes en el medio ambiente (MNP secundarios). Para proteger el abastecimiento de agua, una de las principales vías de contaminación del medio ambiente, la revisión de 2021 de la Directiva sobre el agua potable (CE) encomienda a las empresas de agua mayores responsabilidades de inspección. El equipo del proyecto MONPLAS, financiado con el apoyo de las Acciones Marie Skłodowska-Curie, apoya la detección de plástico en las aguas mediante el desarrollo de tecnologías innovadoras.
Formación en microscopía y espectroscopía
Dado que los microplásticos son cada vez más omnipresentes en el medio ambiente, se necesitan más datos sobre las fuentes, la cantidad y los tipos de MNP a los que están expuestos los seres humanos, así como sobre los riesgos asociados para la salud. Para ello, los investigadores intentan desarrollar herramientas de bajo coste para evaluar los MNP en muestras de agua, entre otras. Los métodos existentes para detectar los MNP requieren equipos costosos y personal altamente cualificado. Al proporcionar formación a nivel de expertos, en MONPLAS se permite a los investigadores desarrollar tecnologías y herramientas de detección innovadoras y de bajo coste. En MONPLAS se prepara a los investigadores noveles ofreciéndoles experiencia práctica con los métodos existentes. Los catorce investigadores noveles de MONPLAS reciben formación sobre el muestreo de microplásticos, la preparación de muestras y las técnicas fotónicas generales que se utilizan para el análisis. Las técnicas convencionales de detección de MNP incluyen una serie de herramientas de microscopía y espectroscopia. La espectroscopia Raman, similar a la espectroscopia infrarroja con transformada de Fourier, utiliza la luz para identificar la composición química de los MNP. Otras técnicas que los investigadores noveles están capacitados para utilizar son la microscopía de fluorescencia y la microscopía de fuerza atómica-espectroscopia infrarroja.
Métodos y tecnologías innovadores
Formar al personal en métodos convencionales es sólo una parte de la respuesta. El objetivo principal de MONPLAS es el desarrollo de tecnologías para instrumentos eficientes y rentables diseñados para apoyar la aplicación de la legislación europea mediante la detección de MNP. El segundo paso de la preparación de los científicos es, pues, el desarrollo de un amplio abanico de posibles soluciones, incluida la evolución de las técnicas existentes y el desarrollo de tecnologías novedosas. Para ello, los participantes exploran la óptica, la acústica y el desarrollo de sensores y chips. Una vía fructífera es la incorporación del aprendizaje profundo para identificar los MNP. Según Clementina Vitali, becaria del proyecto: «Hemos diseñado un flujo de trabajo basado en IA específicamente para reconocer y clasificar las partículas de microplásticos. Este sistema mejora considerablemente nuestra eficacia y precisión a la hora de identificar y analizar los microplásticos en diversas muestras». Los becarios de MONPLAS demuestran un gran ingenio a la hora de afrontar los retos para garantizar un abastecimiento seguro de agua. En un caso, la resolución de un problema para mejorar la detección de MNP mediante espectroscopia Raman condujo a la solución barata y elegante de utilizar láminas metálicas para potenciar las señales a través de nanoestructuras plasmónicas. En otro estudio, la investigación se centra en la creación de nanomateriales con propiedades similares a las enzimas para la biodetección. El objetivo que guía esta investigación es la integración de los métodos de diagnóstico molecular y nanotransductores en pequeños dispositivos «lab-on-a-chip» para realizar pruebas más accesibles y eficaces. En referencia a los niveles de 2019, se espera que la producción mundial de plástico se triplique de aquí a 2050. El equipo de MONPLAS, centrado en la innovación técnica y la formación de investigadores noveles, trabaja para comprender mejor los riesgos asociados a los microplásticos y nanoplásticos y reforzar la detección y protección de los suministros de agua limpia.
Palabras clave
MONPLAS, MNP, microscopía, nanoplásticos, microplásticos, análisis del agua, investigadores noveles, Directiva sobre el agua potable, aprendizaje profundo, espectroscopia Raman