Investigan la presencia de contaminantes en el agua

La colaboración entre científicos del Estado de São Paulo y de la Texas Tech University avanza en áreas del conocimiento tales como salud, medio ambiente e ingeniería

Por Heitor Shimizu, desde Lubbock (EE.UU.)  |  Agência FAPESP – La Fundación de Apoyo a la Investigación Científica del Estado de São Paulo (FAPESP) y la Texas Tech University (TTU) mantienen un acuerdo de cooperación desde 2014, y han emitido hasta ahora tres convocatorias conjuntas a la presentación de propuestas, con 12 proyectos de investigación seleccionados que cuentan con financiación de ambas instituciones. Científicos que toman parte en todos estos proyectos estuvieron presentes en la FAPESP Week Nebraska-Texas, que reunió a investigadores de Estados Unidos y de Brasil entre los días 18 y 22 de septiembre en las ciudades estadounidenses de Lincoln (Nebraska) y Lubbock (Texas). Los resultados de sus colaboraciones se dieron a conocer en dos sesiones del día 21 de septiembre, en el simposio realizado en Lubbock.  

Cassiana Montagner, docente del Instituto de Química y coordinadora del Laboratorio de Química Ambiental de la Universidad de Campinas, en São Paulo, Brasil, presentó durante la FAPESP Week los resultados del proyecto SPRINT que lleva adelante junto a David Klein, docente de Química Analítica y Ambiental de la TTU. 

Este proyecto apunta a detectar contaminantes emergentes en el medio ambiente con base en la comparación de los sistemas utilizados para el tratamiento de agua y de aguas de alcantarillado en Brasil y en Estados Unidos. Se recolectan muestras procedentes de las más variadas fuentes, tales como aguas superficiales, aguas subterráneas, aguas residuales, agua de reutilización y de alcantarillado y el agua tratada que llega a los hogares.

Dado que existen centenas de distintos contaminantes que pueden estar presentes en el agua que utiliza la población, los investigadores investigan un pequeño número de muestras, pero que es suficiente como para detectar la contaminación en la fuente analizada.

“Analizamos muestras de agua para verificar la presencia de compuestos industriales, pesticidas, productos de higiene personal, medicamentos, cafeína, drogas ilícitas y otros contaminantes”, dijo Montagner. “Aislamos los compuestos, los identificamos y los cuantificamos mediante el empleo de cromatografía líquida acoplada a espectrometría de masas.”

El grupo de la investigadora utiliza la cafeína, por ejemplo, para detectar la existencia de contaminación con agua de alcantarillado en una fuente de agua, toda vez que es el hombre quien la utiliza y la arroja. “La contaminación de los ríos es muy alta en Brasil, habida cuenta de los drenajes que llegan a ellos”, dijo. 

Otro tipo de contaminante emergente detectado está constituido por hormonas. “Algunos de estos compuestos son desreguladores endócrinos, denominados así porque pueden generar efectos en nuestro sistema endócrino”, dijo Montagner. 

El sistema endócrino está formado por el conjunto de glándulas cuya actividad característica es la producción de hormonas. Existen compuestos que el hombre arroja al medio ambiente que tienen capacidad potencial para desregular el sistema endócrino de humanos y de otros animales. Y existe la sospecha de que esto puede tener efectos sobre el sistema reproductivo y provocar enfermedades. 

“El análisis de la presencia de estos compuestos puede demostrar el nivel de contaminación de cursos de agua con aguas residuales. Demuestra también que las plantas de tratamiento de agua no están siendo eficientes en la remoción de contaminantes emergentes”, dijo Montagner.

Según la investigadora, se detectó la presencia de contaminantes en el agua tratada, aunque muchos menos que en las aguas superficiales y en otras fuentes de abastecimiento. 

“Comparado con Estados Unidos, Brasil tiene condiciones de saneamiento sumamente precarias. Los sistemas convencionales de tratamiento de agua y de alcantarillado de las ciudades brasileñas no son suficientes para remover la mayor parte de contaminantes emergentes como el bisfenol, utilizado en la producción de plásticos”, dijo.

“Los resultados de nuestros estudios indican que algunos de los tratamientos de agua que se utilizan en Brasil, si se realizan correctamente, pueden remover parte de estos contaminantes, pero debemos implementar nuevos tratamientos complementarios, de manera tal de obtener agua con la suficiente calidad como para que pueda consumírsela sin riesgos”, dijo Montagner. 

Montagner, Klein y su colaboradores publicaron en junio el artículo intitulado “Biophysical Viscosity: Thermodynamic Principles of Per Capita Chemical Potentials in Human Populations” en la revista ACS Omega, de la American Chemical Society, en el cual presentan resultados del proyecto SPRINT. 

Dicho artículo pone de relieve que la densidad poblacional no es el único factor a la hora de determinar el escape de contaminantes, y que la viscosidad biofísica –la resistencia de una zona al flujo molecular bajo el influjo de una fuerza ambiental– constituye una herramienta útil para determinar los potenciales químicos per cápita de los compuestos químicos antropogénicos en análisis de riesgo ambiental. 

La dinámica probabilística

Aparecido Carlos Gonçalves, docente de la Facultad de Ingeniería de la Universidade Estadual Paulista (Unesp) con sede en Ilha Solteira (São Paulo, Brasil), y Stephen Ekwaro Osire, docente del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Texas Tech University, disertaron sobre los resultados del proyecto intitulado “Probalistic dynamics analysis and lubricant analysis to improve reliability of gearboxes”, en el cual llevan a cabo un análisis probabilístico de los lubricantes que se usan en las cajas de engranajes de las turbinas eólicas, a los efectos de poder estimar el tiempo de vida útil de dichos artefactos.

“La práctica más común en un proyecto de transmisión de una turbina eólica, de modelado y de análisis, tiene en cuenta una aproximación probabilística con miras a mejorar el comportamiento o la confiabilidad del sistema. Sin embargo, resulta imposible discutir componentes o sistemas de confiabilidad sin considerar la incertidumbre que forma parte del proyecto: la manufactura, el montaje y los parámetros de carga de estos sistemas”, explicó Gonçalves. 

“Debido a ello, la práctica común en los proyectos de cajas de engranajes para turbinas eólicas debe alterarse, de manera tal que el proceso tenga en cuenta la incertidumbre mencionada. Se ha observado que la incertidumbre tiene un impacto no informado sobre el tiempo de vida útil. En nuestro proyecto, pretendemos analizar si la aproximación probabilística en los análisis dinámicos y en los análisis de lubricantes mejora la confiabilidad de las cajas de engranajes”, añadió. 

El proyecto de Gonçalves y Osire redundó en la publicación del libro intitulado Probabilistic Prognostics and Health Management of Energy Systems, en mayo de 2017. También se organizaron un workshop y un simposio en Ilha Solteira, y un workshop en Lubbock con investigadores que participaron en el proyecto. 

Más información sobre la FAPESP Week en el siguiente enlace: www.fapesp.br/week2017/nebraska-texas.