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Tecnología

Radiografía de la contaminación de Campinas

Investigación de la Unicamp detecta la presencia de metales en los efluentes, en el agua y en el aire

Las nuevas técnicas de uso de rayos X se convierten en importantes aliados para mejorar el control ambiental. Con ellas, es posible detectar concentraciones de metales en el agua, en los efluentes y en el aire con mucha más precisión que con los métodos convencionales de análisis químico. En Brasil, el uso pionero de estas nuevas técnicas en el área ambiental se realizó en varios estudios, en la región de Campinas, bajo la coordinación de la profesora Silvana Moreira Simabuco, de la Facultad de Ingeniería Civil de la Universidad Estadual de Campinas (Unicamp).

Y los resultados no fueron buenos para la salud de la población. Se detectó la presencia de metales por encima de los niveles permitidos por la legislación. Se encontró cromo y níquel en basurales y efluentes industriales: cobre, níquel, hierro y cobalto en las aguas de los ríos Capivari y Atibaia, y cobre, plomo y cobalto en el aire de Campinas. La investigación de Silvana utilizó rayos X en dos versiones, la de fluorescencia por dispersión de energía (ED-XRF) y por reflexión total (TXRF). En estos casos, los rayos X son bombardeados contra una muestra, provocando una excitación de los elementos químicos existentes en ella.

Se sabe cuál es el elemento químico por la respuesta de energía emitida por cada uno de los componentes del objeto analizado. Esta técnica se utiliza desde los últimos años de la década del 90, para la evaluación cualitativa y cuantitativa de la composición química en varios tipos de muestras, de interés agropecuario, industrial, geológico y ambiental. Una de sus ventajas es no ser destructiva. Además, permite analizar varios elementos en una única medida sin provocar alteraciones en la muestra, preservando la calidad de las pruebas.

Los estudios ambientales en Campinas se iniciaron en 1995 con el apoyo financiero de la FAPESP. Uno de los primeros resultados surgió en el llamado “Basural de Americana”, donde se estima que existen cerca de 150 mil toneladas de residuos tóxicos sólidos acumulados. “Verificamos que la presencia de varios elementos contenidos en las muestras de rellenos estaba muy por encima de lo permitido por la legislación federal”, señala la investigadora. Lo más grave es que los residuos están esparcidos por un área de 19 hectáreas en las proximidades de la confluencia de los ríos Atibaia y Jaguari, donde se unen para formar el río Piracicaba.

Efluentes industriales
Otro estudio que también puso en evidencia los riesgos de la agresión a la naturaleza y a la salud humana fue elaborado en el municipio de Limeira, que posee el mayor polo de fabricación de bisutería de América Latina y varias industrias de autopartes. Silvana analizó los efluentes de la industria de galvanoplastía, ramo de la metalurgia que trabaja con metales y derivados químicos para el revestimiento de piezas metálicas. Los resultados permitieron concluir, por ejemplo, que las concentraciones de cromo total en residuo sólido (lodo) en las muestras de los efluentes industriales de Limeira estaban muy por encima de límite máximo que establece la Asociación Brasileña de Normas Técnicas (ABTN), que es de 100 mg de cromo por kilo.

“El nivel de metales pesados en los efluentes de estas empresas es bastante elevado, lo que inviabiliza su concentración en terraplenes e induce a las empresas a depositar los efluentes en tambores. Esto no resuelve el problema porque los tambores se deterioran con el paso del tiempo. Además, en virtud de los grandes volúmenes de residuos tóxicos que se forman, surge el problema del espacio físico”, explica la profesora.

“La situación de los efluentes de la región es bastante grave, pero puede cambiar. Algunas industrias ya nos están buscando para encontrar alternativas contra la contaminación y para reaprovechar los efluentes”, comenta la investigadora. Una de las alternativas que la industria galvanoplástica intenta consolidar es reaprovechar los metales de los efluentes líquidos, antes incluso del tratamiento, o utilizar el lodo tratado como materia prima para la construcción civil.

Níquel por millón
Los estudios también detectaron la presencia de níquel en los efluentes líquidos en concentraciones en la franja de 977 a 3.794 partes por millón (ppm) y acentuaron la peligrosidad de este residuo. Esta investigación fue realizada a pedido de una industria del sector de autopartes, con unidades industriales en Limeira. Silvana comenta que después de esta empresa otras industrias de la región la buscaron para realizar el mismo trabajo. Se firmaron convenios y contratos tercerizados entre la Unicamp y diversas empresas y organismos públicos.

Otro proyecto importante, desarrollado por Silvana y su equipo, compuesto por ocho alumnos de maestría y doctorado de la Unicamp, que trabajan con becas de la FAPESP y del CNPq, fue el seguimiento de metales pesados en aguas de ríos y en aguas tratadas en la región de Campinas, realizado con muestras cedidas por la Sociedad de Abastecimento de Agua y Saneamiento (Sanasa) de Campinas. El análisis del material reveló que, en las muestras de los ríos, los niveles de algunos metales estaban por encima de los límites aceptables por la legislación federal, principalmente los niveles de cobre, níquel, cobalto y hierro. De estos elementos, el cobre y el níquel son los más perjudiciales para la salud humana cuando son encontrados en valores superiores a los permitidos por la ley. En algunas aguas de los ríos, también se detectó la presencia de zinc, manganeso y cromo, lo que aumentó la preocupación de los investigadores. En la muestra de agua tratada, los resultados fueron considerados normales.

Haz de luz
Una de las variantes más eficientes, rápidas y económicas de la técnica nuclear de fluorescencia de rayos X es la que logra la excitación de los elementos químicos de las muestras por medio de la radiación de luz sincrotrón. Ese hazluminoso es diferente de la luminiscencia (que no emite calor) emitida por los rayos X comunes, porque posee un amplio espectro electromagnético, de especial intensidad, que abarca el infrarrojo y el ultravioleta, además de la franja de luz visible.

Se realizaron varios trabajo de investigación en asociación con el Laboratorio Nacional de Luz Sincrotrón (LNLS), en Campinas. La luz sincrotrón detecta los niveles más bajos de un elemento químico, con la precisión de contaje en partes por mil millones. Uno de estos proyectos midió la concentración de cromo III y VI en muestras de efluentes industriales retirados de los ríos Capivari, Atibaia y en la desembocadura del arroyo Pinheiros, en las proximidades de Piracicaba y de Campinas. Los resultados demostraron que la concentración de los dos tipos de cromo en los efluentes es alta.

Según Simabuco, los problemas detectados en la investigación podrían resolverse con mayor empeño de los empresarios y las autoridades públicas. “Actualmente existen formas de tratamiento del agua y varias técnicas de desecho y reaprovechamiento de efluentes industriales que reducen o incluso eliminan los niveles de contaminación.”

Plomo en el aire
La fluorescencia de rayos X y la radiación de luz sincrotrón también fueron utilizadas por la profesora Simabuco para medir niveles de contaminación del aire. En este caso, se valió de la ayuda de hojas de dos plantas ornamentales: el oleandro Nerium Oleander y la azalea Rhododendron ferrigineum, muy comunes en los parques y plazas públicas de la región. “La elección de estas especies vegetales se debe a la existencia de literatura sobre sus propiedades bioindicadoras y por ser fácilmente encontradas en Campinas, en diversos lugares y en otras ciudades del país”, explica Silvana. Estas plantas funcionan como una alternativa de análisis para el método de filtrado convencional de material en partículas del aire por medio de bombas de succión acopladas en filtros de membrana porosa. La idea fue medir los contaminantes en áreas de gran concentración de industrias y de intenso tránsito.

Además de Campinas, el estudió contó con los experimentos realizados en la ciudad de Río de Janeiro, con la colaboración de investigadores de la Universidad Federal de Río de Janeiro (UFRJ). Se analizaron concentraciones de titanio, manganeso, vanadio, hierro, cobre, zinc, bromo y plomo. Las azaleas capturaron los niveles de contaminación en el centro de Campinas, en la avenida Francisco Glicério, donde circulan 2.199 vehículos por hora, y en Jardim Shangrilá, una barrio cerrado, donde el flujo es de menos de 100 vehículos por hora.

Los resultados obtenidos por la fuente de luz sincrotrón confirman que los niveles crecientes de contaminación atmosférica en ciudades de las proporciones de Campinas y Río de Janeiro deben ser considerados gravísimos por las autoridades. Cobre, plomo y cobalto fueron los elementos detectados en mayor cantidad por los oleandros y las azaleas localizadas en puntos de circulación intensa de vehículos en las dos ciudades.

Silvana Simabuco pretende ahora, en la fase actual de su trabajo, realizar mediciones en muestras de sangre y de leche materna para evaluar la concentración de metales en estos fluidos. “Se trata del uso de una nueva variante de las técnicas nucleares de rayos X para hacer análisis de muestras de pequeños volúmenes, del orden de microlitros”. La recolección de estos materiales hará en personas residentes en diversos puntos del municipio de Campinas y de varias clases sociales.

El trabajo desarrollado por la investigadora puede extenderse también a otras aplicaciones, como las recientes exigencias de la Organización Mundial de la Salud (OMS), que pasó a requerir el análisis de productos de la industria farmacéutica teniendo como principal blanco los elementos cadmio, plomo, arsénico y mercurio. Dos industrias de São Paulo ya se anticiparon y llevaron muestras de guaraná en polvo y aceite de eucalipto para ser analizadas. Los datos, resultantes de la experiencia realizada por el equipo de Silvana en el LNLS, con la técnica de fluorescencia de rayos X por reflexión total, indicaron la ausencia de todos esos elementos en las muestras testeadas.

Un sinnúmero de utilidades
En su larga lista de proyectos, surgen como prioritarios los que miden la acumulación de metales en sedimentos de los ríos Atibaia y Capivari. Otro importante proyecto es el que analiza los aceites lubricantes y aditivos de gasolina, también en asociación con el Sincrotrón. “Tenemos para este mismo año proyectos en colaboración con la Facultad de Farmacia de Ribeirão Preto, de la Universidad de São Paulo (USP), sobre plantas medicinales y medicamentos y estamos trabajando en Limeira, con la compañía Aguas de Limeira para evaluar los efectos de la irrigación, con desagües domésticos tratados, en plantaciones de maíz”. La idea en este caso es medir la concentración de metales en las plantaciones de maíz, en sus hojas, raíces y granos. Un trabajo que, como los otros, es esencial para la salud humana.

EL PROYECTO
Implantación de la Técnica Analítica Nuclear e Instrumental, Fluorescencia de Rayos X por Dispersión de Energía en la Investigación Ambiental e Industrial
MODALIDAD
Línea regular de ayuda a la investigación
Coordinadora
Silvana Moreira Simabuco – Unicamp
Inversión
28.228,48 reales y 44.618,00 dólares

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