Investigadores de la BGU crearon un aerogel capaz de capturar derrames de petróleo y, al mismo tiempo, ayudar a bacterias que consumen hidrocarburos a degradar los contaminantes.
Los derrames de petróleo ocurren con regularidad en todo el mundo, pero los desastres catastróficos de gran magnitud son mucho menos frecuentes que las pequeñas fugas cotidianas.
Cada año se producen miles de derrames menores durante tareas rutinarias, como el repostaje de buques, o debido a fugas en oleoductos o fallos en equipos en tierra firme. En la década de 1970, se registraban anualmente entre 70 y 100 grandes derrames procedentes de petroleros. Afortunadamente, los grandes derrames marinos causados por accidentes de petroleros han disminuido más de un 90 % desde entonces, situándose ahora por debajo del 10 % anual.
En realidad, los derrames ocurren con mayor frecuencia en tierra firme —cerca de tanques de almacenamiento, instalaciones industriales y oleoductos—, pero los derrames marinos acaparan más atención debido a que se propagan rápidamente y dañan hábitats oceánicos y costeros frágiles.
La naturaleza también desempeña un papel: la mayor fuente individual de petróleo que llega a los océanos no es, en absoluto, el error humano, sino las filtraciones naturales procedentes de las rocas del lecho marino, las cuales representan entre el 40 % y el 50 % de todo el petróleo presente en los océanos.
Es probable que los israelíes recuerden febrero de 2021, cuando se produjo el desastre moderno más grave y destacado: un vertido masivo no declarado (estimado en una cantidad de entre decenas y cientos de toneladas de crudo) que arrastró hasta la costa grandes cantidades de alquitrán negro y viscoso. El vertido contaminó aproximadamente 160 kilómetros de los 195 km de litoral israelí —desde Rosh Hanikra hasta Ascalón— y causó graves daños a la fauna marina, afectando a especies como las tortugas marinas y las aves. Muchos recuerdan haber visto bandadas de aves marinas cubiertas de alquitrán y agonizantes como consecuencia de esta catástrofe medioambiental.
Sin embargo, investigadores de la Universidad Ben-Gurión del Néguev (BGU), en Beerseba, han desarrollado por primera vez una tecnología capaz de capturar y descomponer biológicamente la contaminación por hidrocarburos, tratando los vertidos de crudo y combustible en entornos marinos y acuáticos; se trata de un enfoque prometedor tanto para la contención inmediata como para la recuperación medioambiental a largo plazo.
La tecnología de la BGU tiene como objetivo tanto la captura inmediata de hidrocarburos como su degradación a largo plazo. Los experimentos de laboratorio demostraron que el material puede adsorber entre 80 y 100 veces su propia masa en petróleo crudo, combustible, alquitrán y otros hidrocarburos.
Fue desarrollada en el Laboratorio de Biotecnología Ambiental de la universidad, dirigido por el profesor Ariel Kushmaro y la doctora Danit Lisa Karsagi Biron, de la Facultad de Ingeniería de la BGU.
Crearon un aerogel poroso a base de fibras de celulosa —que podría fabricarse a partir de cartones de huevos usados, periódicos viejos y otros materiales de papel— enriquecido con nitrógeno y fósforo. Estos nutrientes sirven de sustento a bacterias degradadoras de petróleo, lo que permite que el material no solo capture contaminantes, sino que también acelere su posterior descomposición biológica.
El equipo de investigación afirmó haber desarrollado el aerogel mediante enriquecimiento con nutrientes, liofilización y pirólisis (la descomposición térmica de materiales orgánicos a altas temperaturas, típicamente entre 300 °C y 900 °C) en ausencia de oxígeno, lo que evita la combustión.
Kushmaro declaró a The Jerusalem Post que el aerogel proporciona una superficie a la que pueden adherirse las bacterias, poniéndolas en contacto directo tanto con los hidrocarburos adsorbidos como con los nutrientes que requieren. De este modo, el sistema genera las condiciones propicias para la degradación microbiana de los contaminantes capturados.
El proceso puede incluso reducir al mínimo la necesidad de retirar y desechar el material de adsorción contaminado tras el tratamiento. Actualmente, la tecnología se encuentra en proceso de obtención de patente a través de BGN Technologies, la empresa de comercialización tecnológica de la BGU.
Kushmaro obtuvo su doctorado con distinción en la Universidad de Tel Aviv y realizó su formación posdoctoral en el Centro Kevin para el Estudio de Enfermedades Infecciosas y Tropicales de la Universidad Hebrea y en la Universidad de Harvard.
Se incorporó a la BGU en 2001 y fundó el laboratorio de ecología y biotecnología microbiana, centrado en la investigación de la microbiología de aguas residuales, la ecología microbiana marina y la actividad antimicrobiana de diversos microorganismos.
El equipo publicó sus innovadores hallazgos en la revista Chemical Engineering Journal Advances bajo el título «Aerogeles carbonizados suplementados con nutrientes para la adsorción y biodegradación integrada de petróleo en agua».
El aspecto más singular de la invención no es simplemente que un aerogel absorba 100 veces su propio peso, sino la ingeniosa idea de convertir el material en un pequeño hábitat para bacterias que consumen petróleo, permitiendo así que la captura y la limpieza biológica se produzcan simultáneamente.
Este estudio, realizado entre 1999 y 2002, comenzó identificando la sensibilidad ambiental de la costa mediterránea de Israel ante los derrames de petróleo en el mar.
Incluye la elaboración de mapas de sensibilidad mediante SIG (el uso de sistemas de información geográfica para analizar y visualizar la vulnerabilidad relativa de recursos ambientales, ecológicos o culturales frente a actividades humanas específicas o desastres naturales) y un análisis de la vulnerabilidad ambiental de los recursos del litoral israelí.
El estudio analiza las principales fuentes de riesgo de accidentes marítimos en el sureste del Mediterráneo y desarrolla escenarios para posibles derrames de petróleo, incluyendo un análisis de las prioridades de protección para los diversos ecosistemas costeros en caso de un derrame de gran magnitud.
«Describimos la forma y estructura de la costa de Israel, medimos las características físicas de océanos, mares, lagos y ríos, así como los patrones meteorológicos que dominan y controlan la dinámica del litoral y el potencial de grandes derrames de petróleo. También estudiamos las diversas formas en que los derrames de petróleo pueden afectar a los ecosistemas naturales y a los recursos socioeconómicos a lo largo de la costa israelí», señaló Kushmaro.
El estudio «tiene como objetivo determinar la sensibilidad relativa de los distintos tipos de litoral y establecer prioridades entre ellos y los recursos costeros que deben protegerse tras un derrame de petróleo importante», añadió.
«Asimismo, presentamos y analizamos datos de manera clara y útil para las comunidades científica y medioambiental, así como para las autoridades nacionales responsables de la preparación y respuesta ante derrames de petróleo».
Sensibilidad de la costa mediterránea israelí
Una de las principales conclusiones del estudio fue que la sensibilidad de la costa mediterránea israelí ante los derrames de petróleo «podría considerarse moderada en comparación con otros ecosistemas frágiles. Esto se debe principalmente a la morfología de las playas de arena y a la alta exposición de la mayoría de los tipos de playa a procesos naturales de limpieza de gran energía», explicó Kushmaro.
«No obstante, a lo largo de la costa del sureste del Mediterráneo existen ecosistemas, hábitats, tipos de litoral y recursos costeros que son sensibles a los derrames de petróleo», continuó.
Los 195 km de costa mediterránea de Israel —desde los acantilados verticales de piedra caliza cretácea de Rosh Hanikra, en la frontera con el Líbano, hasta las playas de arena blanca de Erez, limítrofes con la Franja de Gaza— están expuestos a vientos, sistemas de corrientes marinas superficiales y un intenso tráfico de petroleros en la zona oriental del Mediterráneo. Estos factores generan una amenaza constante de incidentes graves de contaminación por petróleo, afirmó.
El alquitrán ha manchado cerca de 160 km de la costa israelí, causando estragos en la naturaleza y la fauna: «En algunas playas aún quedan restos de alquitrán del desastre de 2021, un derrame calificado como uno de los desastres ecológicos más graves en la historia del país». Las agencias de protección ambiental de Israel admitieron entonces que el gobierno carecía de fondos suficientes para hacer frente a tales desastres y que no existía una legislación adecuada para prevenir un desastre similar en el futuro.
Al aerogel —que es hidrofóbico y está fabricado con fibras celulares de gran superficie— se le añaden nitrógeno y fósforo, explicó Kushmaro.
«Al colocarlo sobre el agua, flota en la superficie, lo que hace que el petróleo se aglutine. El petróleo tarda entre dos y tres semanas en desaparecer. Si el derrame ocurre en alta mar, el material puede lanzarse desde un avión. El material celular en sí es biodegradable. No creemos que las olas, las corrientes o los cambios de temperatura interfieran con las labores de limpieza», señaló.
Es una lástima que el aerogel aún no se hubiera inventado cuando ocurrió la catástrofe de 2021.
«Incluso ahora, pasará algún tiempo antes de que esté listo. Funcionó en el laboratorio; ahora es necesario crear una empresa para probarlo en el mar y producir el material. Contamos con una patente mundial. Shell, la multinacional británica de energía y petroquímica, ya se ha puesto en contacto con nosotros para solicitar información al respecto», continuó.
«El Ministerio de Protección Ambiental está al tanto, pero se trata de algo totalmente nuevo y necesitamos una regulación».
«Soñamos con la posibilidad de que todos los barcos lleven el aerogel a bordo, de modo que, si se produce un derrame de petróleo, puedan descomponerlo de inmediato. Podrían lograr que se desintegre al instante, antes de que cause daños», afirmó Kushmaro.
Al preguntársele qué experimento les gustaría realizar a continuación —y que no pudieron llevar a cabo en su estudio de laboratorio—, respondió: «Nos gustaría hacerlo en un puerto deportivo contaminado. Hay petróleo en todos los puertos».
El portal de Medio Ambiente y Cambio Climático se elabora en colaboración con la Escuela Goldman Sonnenfeldt de Sostenibilidad y Cambio Climático de la Universidad Ben-Gurión del Néguev. The Jerusalem Post mantiene todas las decisiones editoriales relativas al contenido.
Soluciones climáticas pioneras
Fuente: JPost- Traducido por UnidosxIsrael
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