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Agroecología, la agricultura de la biodiversidad

Por Mar Gulis (CSIC)

¿Sabías que los suelos acogen una cuarta parte de la biodiversidad de nuestro planeta? El suelo es uno de los ecosistemas más complejos de la naturaleza y uno de los hábitats más diversos de la Tierra. Cobija infinidad de organismos diferentes que interactúan entre sí y contribuyen a los procesos y ciclos globales que hacen posible la vida.

Sin embargo, el uso que hacemos de él se encuentra entre las actividades humanas que más inciden en el cambio global y climático. Los modelos agrícolas dominantes durante los últimos cien años, junto con el sobrepastoreo y la deforestación, son responsables de un deterioro del suelo que implica la desertificación y la transferencia de grandes cantidades de carbono desde la materia orgánica que se encuentra bajo nuestros pies hacia la atmósfera, lo que contribuye al calentamiento global y, por ende, afecta a la salud de los seres vivos.

¿Es posible un modelo agroalimentario que ayude a regenerar los ecosistemas y que, a su vez, asegure los alimentos y la salud en un planeta con más de 7.700 millones de seres humanos y en pleno cambio climático? De ello se ocupa la agroecología, una disciplina que integra los conocimientos de la ecología, la biología, las ciencias agrarias y las ciencias sociales.

Primeros brotes en la huerta del proyecto agroecológico L’Ortiga, en el Parque Natural de Collserola, provincia de Barcelona.

La agroecología establece las bases científicas para una gestión de los sistemas agrarios en armonía con la salud de los ecosistemas y de las personas. Y esto lo hace estudiando las relaciones entre los organismos biológicos (cultivos, ganado, especies del entorno y, por supuesto, organismos del suelo), los elementos abióticos (minerales, clima, etc.) y los organismos sociales implicados en el proceso (desde las comunidades agrícolas y los hogares hasta las políticas agrarias y alimentarias globales).

También lo hace fomentando la capacidad de los agroecosistemas para autorregularse. Esta capacidad es muy importante, pues tanto las plagas como otras enfermedades son menos frecuentes en los sistemas biológicos equilibrados y este equilibrio es el que asegura la rentabilidad y la estabilidad en la producción. Para ello, la agroecología se preocupa por el mantenimiento de la mayor diversidad posible en el ecosistema, especialmente la diversidad funcional: cuando lo que importa no es tanto el número de especies como su función dentro del agrosistema y lo que cada una aporta al conjunto. Esto es algo que difícilmente se da en la agricultura convencional, ya que, como explican los investigadores Antonio Bello, Concepción Jordá y Julio César Tello en Agroecología y producción ecológica (CISC-Catarata), con el uso generalizado de agroquímicos la biodiversidad queda muy reducida o prácticamente eliminada.

Vegetales agroecológicos. Cooperativa Germinando Iniciativas Socioambientales, Madrid.

Para preservar esta biodiversidad se emplean prácticas agrarias que regulan de forma orgánica tanto las poblaciones de patógenos como de organismos que naturalmente son mejoradores del suelo. Un ejemplo de esto es la extendida tradición de introducir leguminosas en los cultivos. Las plantas de la familia leguminosae, de las que forman parte las legumbres, establecen naturalmente simbiosis con rizobios, bacterias del suelo con el potencial de fijar el nitrógeno atmosférico. Esta unión aporta cerca del 80% del total del nitrógeno atmosférico fijado de forma biológica y proporciona a las plantas el segundo nutriente más necesario, después del agua, para su crecimiento.

La milpa tradicional mesoamericana es un cultivo de origen precolombino que incluye maíz (Zea mays L.), calabaza (Cucurbita spp.) y frijol (Phaseolus vulgaris L.). Como explican en el diplomado ‘Alimentación, comunidad y aprendizaje’ del grupo Laboratorios para la Vida (LabVida) de ECOSUR Chiapas (México), la milpa se caracteriza por una sinergia entre estos tres cultivos que favorece su rendimiento en conjunto y genera resiliencia ante perturbaciones externas, además de ofrecer proteínas completas al combinar estos alimentos.

Suelos vivos versus suelos degradados

Con este planteamiento incluso los organismos eventualmente patógenos tienen su función en los cultivos. Al haber una diversidad mucho mayor, estos organismos patógenos no llegan a ser tan invasivos ni a causar grandes daños, y el ecosistema se puede autorregular fácilmente con solo introducir especies adecuadas. Un ejemplo de esto son las mariquitas (coccinélidos) y otros insectos que depredan a los pulgones. Otro ejemplo es el de los nematodos, un grupo de animales mayormente microscópicos y potencialmente patógenos que ocupa el cuarto filo más numeroso del reino animal en cuanto al número de especies. Los nematodos son los principales herbívoros del suelo y, junto con los hongos, son uno de los principales grupos descomponedores de la materia orgánica. La actividad de estos invertebrados es fundamental para la renovación de las raíces, pues permite optimizar su capacidad de absorber agua y nutrientes para el correcto desarrollo de las plantas. Según la agroecología, los nematodos causan problemas solo en los sistemas desequilibrados y hay maneras de controlar su población y los problemas de plagas desde un manejo ecológico, como por ejemplo introduciendo especies con propiedades repelentes o nematicidas.

Huerta agroecológica de Ruth Labad, quien produce para el grupo de consumo Xurumelxs en Ourense, Galicia.

La recuperación ecológica de suelos degradados, cuando es posible, se produce con prácticas que ayudan a la salud de todo el ecosistema agrario: abonando con materia orgánica libre de tóxicos, mediante la gestión de cultivos y utilizando las características funcionales de las plantas, principalmente. Para ello se emplean los policultivos (rotativos e intercalados), así como una mayor variedad de semillas y especies vegetales. También se alternan los pequeños invernaderos dentro del cultivo y las plantas que ejercen de barreras ecológicas naturales frente a posibles agentes patógenos, como algunas hierbas aromáticas. Además, se usan coberturas vegetales, que ayudan en la conservación del agua y del suelo y regulan la temperatura del terreno, así como la presencia de malas hierbas. Con estas y otras estrategias se favorece la salud de la microbiota del suelo y de todos los organismos de los que depende el ciclo de nutrientes y la buena respiración del suelo.

El Concello de Allariz, en Galicia, es pionero en la gestión de residuos orgánicos: recogen y compostan los residuos de los restaurantes para ofrecer abono orgánico a los agricultores de la zona.

Frente a la agricultura industrial, orientada de manera lineal a los insumos y productos, que rompe con los ciclos del agua, los elementos y los nutrientes de la naturaleza, que depende de los insumos fósiles para mantener la producción y que contribuye al cambio climático, la agroecología comprende la complejidad de la naturaleza y la interdependencia entre los organismos. Además, la agroecología considera los sistemas agrarios como ecosistemas que han llegado a ser equilibrados tras años de experiencia y conocimiento campesino, y se enriquece de toda la diversidad de saberes propios de cada región, clima y ecosistema. Por eso, la mayoría de las veces pone en práctica programas de investigación multidisciplinares en los que se integra y armoniza el conocimiento científico con el saber tradicional de las comunidades agricultoras y ganaderas locales.

Huerto escolar del CEIP Venezuela, en Madrid, dinamizado por Germinando Iniciativas Socioambientales.

Por otro lado, como señalan Bello, Jordá y Tello, establece que los ‘problemas del campo’ no son solo asunto de las personas que se dedican a la agricultura y la ganadería, sino que, por sus repercusiones, requieren de la participación y el compromiso del conjunto de la sociedad. Este compromiso debe estar fundamentado en la soberanía alimentaria (entendida como el derecho de la ciudadanía a elegir qué quiere o no quiere comer) y orientado a desarrollar un modelo alimentario justo, responsable y solidario, que se pregunte cómo se producen los alimentos y cuáles son sus implicaciones tanto sociales como ambientales. Por todo ello, se prefieren los pequeños mercados locales y la venta directa por parte de los grupos productores agrarios, lo cual ayuda a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y los costes asociados al transporte internacional de alimentos y a las grandes superficies de producción y venta.

Venta directa de productos de la iniciativa Barazkilo Agroecologiko, en Bizkaia.

Para saber más:

Viajar en avión, ¿cómo afecta a la calidad del aire?

Por Mar Gulis (CSIC)

¿Cuándo fue la última vez que viajaste en avión? Es posible que tu respuesta se remonte a casi un año (o más) por la situación en la que nos encontramos, pero ahora piensa cuántos vuelos realizaste antes… En 2019, por los aeropuertos españoles pasaron 275,36 millones de pasajeros y las aerolíneas españolas movieron a 113,83 millones de personas, el 41,4% del tráfico total, según datos del Ministerio de Transportes, Movilidad y Agenda Urbana. Además, como recoge AENA, España recibió 83,7 millones de turistas internacionales, 900 mil más que el año anterior, y de ellos el 82% (más de 68,6 millones) utilizaron el avión como medio de transporte.

¿Sabes lo que suponen estas cifras en contaminación? En este sentido, un estudio de la revista Global Environmental Change estima que “un 1% de la población del mundo es responsable de más de la mitad de las emisiones de la aviación de pasajeros que causan el calentamiento del planeta”.

Un avión puede llegar a emitir hasta veinte veces más dióxido de carbono (CO2) por kilómetro y pasajero que un tren.

Un motor de avión emite principalmente agua y dióxido de carbono (CO2). Sin embargo, dentro de él tiene lugar un proceso de combustión a muy alta temperatura de los gases emitidos, lo que provoca reacciones atmosféricas que a su vez producen otros gases de efecto invernadero, como el óxido de nitrógeno (NO). Por ello, el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC) estima que el efecto invernadero de los aviones es unas cuatro veces superior al del CO2 que emiten. Según Antonio García-Olivares, investigador del CSIC en el Instituto de Ciencias del Mar (CSIC), esto eleva el efecto global de los aviones a aproximadamente la mitad del efecto del tráfico global de vehículos.

¿Cuándo contamina más?

Un avión puede llegar a emitir hasta veinte veces más dióxido de carbono (CO2) por kilómetro y pasajero que un tren. Según un estudio de la Agencia Europea del Medio Ambiente de 2014, el tráfico aéreo es el que mayores emisiones produce (244,1 gramos por cada pasajero-km), seguido del tráfico naval (240,3 g/pkm), el transporte por carretera (101,6 g/pkm) y el ferroviario (28,4 g/pkm).

“Esto es, el transporte por avión y por barco emiten en la Unión Europea más del doble de CO2 por pasajero-km que el transporte por carretera, y el transporte por tren es casi 4 veces más limpio que por carretera, y casi 9 veces más limpio que el transporte por avión”, comenta Antonio García-Olivares.

El CO2 y el resto de gases que emite la aviación se añaden a la contaminación atmosférica “que afecta a la salud humana solo en los momentos de despegue, y en menor grado, en el aterrizaje”, señala el investigador. Durante la mayor parte del viaje, el avión vuela en alturas donde al aire está estratificado (en capas) y la turbulencia vertical es mínima. Esto hace que la difusión de los contaminantes hacia la superficie terrestre sea prácticamente nula. Pero, “los contaminantes permanecen en altura, donde sufren distintas reacciones fotoquímicas, contribuyendo algunos de ellos al efecto invernadero”, añade.

En cualquier caso, el tráfico aéreo también incide en el aire que respiramos. En los aeropuertos no solo los aviones emiten gases contaminantes, sino también otros medios de transporte como los taxis, los autobuses y los vehículos de recarga, que en su mayoría son diésel. Al quemar combustible y rozar sus ruedas con el suelo, todos ellos liberan partículas ultrafinas a la atmósfera consideradas potencialmente peligrosas para la salud, explica Xavier Querol, del Instituto de Diagnóstico Ambiental y Estudios del Agua del CSIC.

El grado en que estas emisiones aumentan los niveles de partículas contaminantes en una ciudad, dependerá de la distancia del aeropuerto con respecto al núcleo de población y al urbanismo. En grandes ciudades con altos edificios (streetcanions), la dispersión es muy mala y el impacto en la exposición humana es mayor que en otras; a diferencia de lo que suele ocurrir en un aeropuerto, donde las emisiones se pueden dispersar y contaminar menos, indica Querol.

En grandes ciudades con altos edificios (streetcanions), la dispersión es muy mala y el impacto en la exposición humana es mayor.

¿Sería posible viajar en avión sin contaminar?

“La tendencia del tráfico aéreo es a crecer en las próximas décadas un 30% más que en la actualidad, pero en la presente década es probable que la producción de petróleo y líquidos derivados del petróleo comiencen a declinar. Ello, unido a la posible presión legislativa por disminuir el impacto climático, podría frenar esa tendencia al crecimiento del tráfico aéreo”, reflexiona Antonio García-Olivares.

Un estudio en el que ha participado el investigador concluye que, si la economía fuese 100% renovable, el coste energético de producir metano o combustibles de aviación a partir de electricidad y CO2 sería mucho más elevado que en la actualidad y desencadenaría una fuerte subida de los precios de los viajes en avión y, por tanto, una reducción del transporte aéreo hacia valores en torno al 50% de los actuales.

Reducir la contaminación implica, como resume el investigador del CSIC en el Instituto de Ciencias del Mar Jordi Solé, cambiar los modos y la logística del transporte, así como reducir su volumen y la velocidad (cuanto más rápido vamos, más energía consumimos y más contaminamos). “La navegación aérea a gran escala y el transporte en general se tienen que rediseñar en un sistema con cero emisiones; por tanto, el transporte aéreo tiene que estar armonizado en un modelo acorde con un sistema socio-económico diferentes y, por supuesto, ambiental y ecológicamente sostenible”, concluye Solé.

Arte y ciencia se alían contra la contaminación urbana

Por Fernando del Blanco Rodríguez (CSIC)*

Zabol, Onitsha, Peshawar, Gwalior… Tal vez a un oído europeo no le diga mucho el nombre de estas ciudades. Sin embargo, cada una de ellas se encuentra representada en uno de los doce relojes que conforman la instalación artística conTIMEminación, que se exhibe el Centro de Investigación y Desarrollo de Barcelona (CID-CSIC). ¿Por qué?

conTIMEminacio

Pues precisamente porque estas ciudades presentan algunos de los índices de polución ambiental más altos del mundo si atendemos a los datos de la Organización Mundial de la Salud (OMS) de 2016 sobre calidad de aire y, en concreto, a los indicadores de presencia de material particulado en suspensión (PM).

Este material particulado al que alude la OMS y que es posible detectar en la atmósfera de nuestras ciudades se suele clasificar en dos grupos según el tamaño de las partículas que lo constituyen: por un lado, las partículas de diámetro aerodinámico igual o inferior a los 10 micrómetros (µm) –un micrómetro equivale a una milésima parte de un milímetro–, denominadas PM10; y, por otro, la fracción respirable más pequeña, las partículas de diámetro aerodinámico inferior o igual a los 2,5 micrómetros, a las que nos referimos como PM2,5.

El tamaño no supone la única diferencia entre ambos grupos. Las PM2,5, consideradas las más potencialmente peligrosas para la salud, se originan sobre todo en fuentes de combustión creadas por los seres humanos, como las emisiones de los motores diésel. Mientras, una parte significativa de las partículas de mayor tamaño suele ser de tipo metálico o mineral, ya sea de origen antrópico (humano) o natural.

La instalación conTIMEminación, creada por el artista Francisco Martínez Gómez, explora los problemas derivados de la presencia de estas partículas en nuestros entornos. Consta de doce relojes en funcionamiento, cada uno de los cuales ha sido inyectado con un producto metafóricamente tóxico que detendrá su mecanismo a medida que la agujas ya no sean capaces de superar la resistencia creciente e incesante de la sustancia extraña que las entorpece.

El proyecto, que cuenta con la colaboración de los investigadores del CSIC Xavier Querol y Sergi Díez, propone una reflexión en torno al volumen de contaminación al que estamos sometidos los habitantes de los núcleos urbanos y esboza el desenlace alegórico al que nos abocaría no comprender la magnitud de este riesgo.

Cada reloj representa una ciudad: Zabol (Irán), Onitsha (Nigeria), Peshawar (Pakistán), Riyadh (Arabia Saudí), Gwalior (India), Guangzhou (China), Moscú (Rusia), Estambul (Turquía), Buenos Aires (Argentina), París (París), Barcelona (España) y Lima (Perú). El artista y los investigadores matizan que la instalación no pretende reflejar los datos científicos de forma precisa, sino ilustrar la dimensión global del problema. Estas ciudades sufren significativos problemas de polución, aunque no todas presentan los indicadores más altos de contaminación.

Tendencias opuestas

“La tendencia de la calidad del aire en el mundo puede llegar a seguir evoluciones temporales opuestas en función del desarrollo económico”, explica Querol. “Mientras en Europa, Australia, EEUU, Japón y otras sociedades desarrolladas, la calidad ha mejorado drásticamente en las últimas décadas, en algunas ciudades de Irán, Pakistán, India y China se evidencia un empeoramiento muy marcado”, aclara este investigador del Instituto de Diagnóstico Ambiental y Estudios del Agua (IDAEA) del CSIC.

Concentración de material particulado con diámetro aerodinámico igual o menor a 2,5 micrómetros (PM2,5) en cerca de 3.000 áreas urbanas, 2008-2015. / Organización Mundial de la Salud, 2016

Mapa PM 10

Concentración de material particulado con diámetro aerodinámico igual o menor a 10 micrómetros (PM10) en cerca de 3.000 áreas urbanas, 2008-2015. / Organización Mundial de la Salud, 2016

El caso de España está en sintonía con el europeo. Si en 2005 en nuestro país 49 zonas incumplían la normativa para PM, en la actualidad solo lo hace una (Avilés). Esta tendencia ha reducido notablemente las muertes prematuras anuales atribuibles a la mala calidad del aire en la Unión Europea: según la Agencia Europea de Medio Ambiente, se ha pasado de una estimación de un millón de muertes al año en 1990 a otra de 400.000 en 2016.

Querol considera que “los países y ciudades más avanzados en política ambiental han asumido social y políticamente que la calidad del aire no es un tema solamente de ecologismo, sino que lo es de salud pública en primer lugar”. Sin embargo, estos avances no han servido para alcanzar metas como la estrategia europea inicial en materia ambiental. “Prueba de ello es que desde 2010 debíamos cumplir una legislación en dióxido de nitrógeno que se ha infringido ampliamente en toda la Europa urbana; o que aún no se han adoptado como normativos los valores guía para PM de la OMS, a pesar de que la primera directiva de calidad del aire en Europa establecía que esto debía hacerse en 2010”, afirma el investigador.

A su juicio, para reducir la contaminación urbana es necesario adoptar medidas que “afectan al vehículo privado y la distribución de mercancías”. En esta dirección se enfoca el proyecto europeo Airuse Life +, galardonado como el mejor proyecto `Ciudades Verdes´ de 2018 y coordinado por este especialista. La iniciativa propone una reformulación urbanística, logística y del transporte muy profunda como estrategia para conseguir reducir la contaminación del aire en nuestras ciudades.

Mientras esto pasa en Europa, conTIMEminación se pregunta si estas medidas –en caso de que se implementen– llegarán a tiempo, y si lo harán en aquellos entornos –como los de los países en desarrollo– donde sus habitantes sufren un tipo de pobreza aun escasamente contemplada como un fenómeno de desigualdad geoeconómica: la pobreza ambiental. La imposibilidad de respirar aire digno.

Zabol, Onitsha, Peshawar, Gwalior…

* Fernando del Blanco Rodríguez es bibliotecario en el Centro de Investigación y Desarrollo del CSIC.

LiquenCity: busca líquenes urbanitas y conoce la calidad del aire de tu ciudad

Por Mar Gulis (CSIC)

La clasificación de los líquenes fotografiados es la base de este proyecto de ciencia ciudadana.

“En 1866, William Nylander fue el primer investigador que observó la desaparición de los líquenes según se adentraba en el centro de París durante el auge de la revolución industrial”, señala la web del proyecto LiquenCity. En efecto, durante décadas la comunidad científica ha utilizado los denominados epífitos, que crecen en la corteza de los árboles, para conocer el grado de contaminación atmosférica.

¿Por qué los líquenes? Estos organismos, formados por la unión simbiótica de un hongo y, al menos, un organismo fotosintético (un alga verde o una cianobacteria), son muy sensibles a los cambios ambientales en general y a la contaminación atmosférica en particular; por eso son buenos bioindicadores. “A diferencia de las plantas, no tienen estructuras activas para regular la entrada y salida del agua y los gases del aire, por lo que las sustancias que hay en la atmósfera, entre ellas las contaminantes, se acumulan fácilmente en su interior. Esto provoca síntomas de deterioro mucho más rápido que en otros organismos, lo que les convierte en excelentes centinelas de problemas potenciales para nuestra salud”, explica la misma web. De hecho, “se han publicado más de 2.000 trabajos científicos basados en el uso de líquenes como bioindicadores de la calidad del aire y los niveles de contaminación por dióxido de azufre, óxidos de nitrógeno, metales pesados… en los 5 continentes”.

Si te interesa saber cuál es la calidad del aire de tu ciudad o cómo varía de unos distritos a otros, quizá puedas participar en LiquenCity. En este proyecto de ciencia ciudadana, cuyo investigador principal es el liquenólogo Sergio Pérez Ortega, cualquiera puede identificar líquenes urbanos que servirán después para medir la contaminación atmosférica.

El equipo que impulsa la iniciativa, del Real Jardín Botánico (RJB) del CSIC y el Nodo Nacional de Información de la Biodiversidad (GBIF), trabaja bajo la hipótesis de que, tras analizar los datos recopilados, se confirmará que cuanta mayor diversidad de líquenes se observe en un área, mejor será la calidad del aire, y viceversa. Sin embargo, no todas las especies de líquenes tienen la misma sensibilidad hacia la contaminación. Algunas desaparecen al menor atisbo de polución en el aire, mientras que otras son capaces de medrar en áreas muy contaminadas. De momento, LiquenCity se basa en una selección de especies que viven en Madrid y Barcelona con distinta resistencia a la contaminación.

¿Cómo puedes participar?

Dos estudiantes toman una muestra de líquen.

Muestrear líquenes es sencillo. Solo tienes que buscarlos en los troncos de los árboles de tu ciudad, hacerles una foto y colgarla en Natusfera a través de su página web o la app móvil. La comunidad de Natusfera –que incluye a expertos del RJB y de la Universidad de Barcelona– te ayudará a identificar la especie que hayas visto. El proyecto se ha diseñado para que la ciudadanía, de forma voluntaria, realice el monitoreo de los líquenes. Acompañados por alguien experto, los participantes, lupa en mano, acuden a un punto de la ciudad para buscar ejemplares y obtener muestreos en distintas zonas. De momento, LiquenCity se ha centrado en el ámbito educativo: desde el pasado octubre, esta iniciativa se ha presentado en más de 50 centros escolares, donde ha llegado a más de 2.000 estudiantes que han realizado unas 4.000 observaciones. Estos datos se han volcado en Natusfera y han permitido identificar más de 30 especies de líquenes.

También se busca la participación del público general. Por ejemplo, en Madrid LiquenCity ha reunido a grupos de 50 personas de diversos perfiles en la Casa de Campo y el Parque del Oeste para que, durante unas horas, se convirtieran en ‘buscadoras de líquenes’.

Ahora el proyecto está en la segunda fase, que consiste en analizar la información recopilada para elaborar mapas de contaminación de varios distritos de Madrid y Barcelona. Estos mapas se basarán en el cruce de datos sobre la diversidad de líquenes detectada y los niveles de contaminación registrados por los medidores que gestionan los respectivos ayuntamientos. Uno de los objetivos de LiquenCity es dar recomendaciones para que se adopten medidas que mitiguen la contaminación en las zonas más afectadas.

Si te interesa lo que has leído hasta ahora, echa un ojo a la web del proyecto. En los próximos meses, el equipo de LiquenCity pretende ampliar su radio de acción, así que previsiblemente se necesitarán más personas dispuestas a detectar líquenes urbanitas en otras ciudades como Zaragoza, Pontevedra, Pamplona y Oviedo.

Esta iniciativa cuenta con el apoyo de la FECYT, y en ella participan también el Instituto de Ciencias del Mar (ICM-CSIC), el Centro de Investigación Ecológica y Aplicaciones Forestales (CREAF) y el Instituto de Investigación de la Biodiversidad (IRBio-UB), todos en Barcelona.

Organismos a la fuga: ¿escapan los seres vivos de la contaminación?

Por Ignacio Moreno-Garrido y Cristiano Venicius de Matos Araujo (CSIC)*

Pez cebra / Flickr-Photo-by-Lynn-Ketchum

Pez cebra / Flickr-Lynn Ketchum

Faraones, reyes, emperadores y nobles de tiempos pretéritos descubrieron, hace ya siglos, cómo funcionaban los ensayos de toxicidad. Ya que siempre hay gente interesada en cambiar unos gobernantes por otros, y dado que la mayor parte de los venenos preferidos por los asesinos actuaban por vía digestiva, era frecuente que los pretendientes al trono o sus aliados añadieran algunos simpáticos polvitos a las comidas de estos dirigentes con la aviesa intención de allanarles el camino a sus correspondientes sepulturas. Como el problema es que todo el mundo conoce el manual, estos gobernantes hacían probar la comida a sus sirvientes, y si estos ponían mala cara, mudaban el color epidérmico a tonos más verdosos y, acto seguido, se morían, aquellos solían pasar directamente a los postres obviando los segundos platos. Por supuesto, tales ensayos adolecían de rigor científico (aunque algunos tuvieran rigor mortis), y bastaba con procurarse un veneno de efecto retardado para solucionar el ligero inconveniente (y si no, que se lo cuenten al pobre emperador Claudio, por ejemplo).

Como quiera que sea, la base de los ensayos de toxicidad estaba servida: para conocer cómo de tóxica es una sustancia casi no nos queda otra que exponer material biológico a distintas concentraciones de tal sustancia, y observar qué pasa. Estos materiales biológicos, hoy día, pueden ser simples enzimas, cultivos celulares, tejidos, organismos, conjuntos de organismos o incluso ecosistemas, más o menos complejos. Sin embargo, los ensayos de toxicidad “clásicos” casi siempre se han centrado en la mortalidad (en el caso de organismos superiores) o en la inhibición del crecimiento (en el caso de poblaciones de microorganismos).

Pero, ¿qué pasa si los organismos, a concentraciones más bajas de las que les producen un efecto nocivo, detectan la contaminación y se fugan a sitios más limpios? Desde el punto de vista de la ecología, la fuga de los organismos de una zona equivale a su extinción, de modo que tal vez hayamos subestimado los efectos tóxicos de los contaminantes durante todos estos años.

Sistema lineal para estudiar el desplazamiento de los organismos / ICMAN-CSIC

Sistema lineal para estudiar el desplazamiento de los organismos / Cristiano Araújo

El primer paso que nos permite evaluar la capacidad de los organismos para huir de los contaminantes consiste en ponerlos en condiciones de elegir entre diferentes ambientes. En el Instituto de Ciencias Marinas de Andalucía (CSIC), miembros del grupo de investigación EEBAS (Ecotoxicología, Ecofisiología y Biodiversidad de Sistemas Acuáticos) estamos desarrollando dispositivos que simulan gradientes o manchas de contaminación en sistemas que permiten el libre desplazamiento de los organismos entre sus compartimentos, tanto en diseños lineales como en pequeños laberintos, como muestran las imágenes.

Con estos sistemas hemos realizado en el grupo de investigación diversos estudios que involucraban diferentes organismos. Ya se han llevado a cabo ensayos sobre microalgas (como la diatomea bentónica Cylindrotheca closterium), crustáceos (como el camarón Atyaephyra desmaresti o el anostráceo Artemia salina), peces (como Danio rerio –pez cebra– o Poecilia reticulata –guppy–) y renacuajos de tres especies de anfibios (Leptodactylus latrans, Lithobates catesbeianus y Pelophylax perezi). Los resultados, algunos ya publicados en revistas de ámbito internacional (Chemosphere, Environment International, Science of the Total Environment, Aquatic Toxicology o Plos One) muestran de manera inequívoca que prácticamente todos los organismos ensayados detectan la mayoría de los contaminantes y buscan las zonas menos contaminadas.

Sistema de laberinto / ICMAN-CSIC

Sistema de laberinto / Cristiano Araújo

Estos estudios de selección de hábitats también indican que, a pesar de ser la contaminación un factor capaz de expulsar organismos de una zona, la presencia de potenciales competidores en los tramos limpios o la presencia de comida en la zona contaminada pueden variar en gran medida la decisión, por parte de los organismos expuestos, de evitar o no los tramos con mayores cargas de contaminantes.

Este novedoso enfoque de estudio, que simula gradientes o manchas de contaminación, nos ha permitido incluir un nuevo concepto en los estudios medioambientales: la fragmentación química de los hábitats, basada en los efectos que un vertido contaminado puede tener impidiendo el paso de los organismos entre dos zonas limpias.

En resumen, nuestros resultados indican que los estudios sobre los efectos de los contaminantes no deberían estar exclusivamente enfocados en evaluar cómo los contaminantes dañan los organismos, ya que se ha puesto de manifiesto que el potencial “repelente” de las sustancias contaminantes, incluso a concentraciones muy por debajo de los valores letales, puede acarrear serias consecuencias para la estructura y dinámica de los ecosistemas, así como para la distribución espacial de los organismos.

* Ignacio Moreno-Garrido y Cristiano Venicius de Matos Araujo son investigadores en el Instituto de Ciencias Marinas de Andalucía (CSIC).

Petrel gigante, el vigía antártico de la contaminación química

Por Jose L. Roscales (CSIC)*

Nuestro estila de vida deja una rastro químico que llega hasta la Antartida. Ilustración cortesía de Olga de Dios.

Nuestro estila de vida deja una rastro químico que llega hasta la Antártida / Ilustración cortesía de Olga de Dios

¿Te has paseado alguna vez por la Antártida? Es más que probable que tu respuesta sea ‘no.’ Sin embargo, a pesar de ser la región del planeta más remota y ajena a nuestras frenéticas vidas, la Antártida también refleja la ‘huella química’ que dejamos. Es más, justamente por sus características, el continente helado es como un ‘lienzo en blanco’ para el estudio de la acumulación de los contaminantes químicos capaces de llegar hasta allí.

Con todo tipo de aplicaciones que sustentan nuestro estilo de vida (industriales, agrícolas, alimentarias, farmacéuticas, etc.), la variedad y el volumen de productos químicos utilizados por el ser humano no ha parado de crecer en las últimas décadas. A pesar de su gran utilidad, lamentablemente se ha subestimado el gran potencial de algunos de ellos para convertirse en peligrosos contaminantes.

Ejemplo de ellos son los Contaminantes Orgánicos Persistentes (COP), compuestos caracterizados por una gran persistencia en el medio, una alta toxicidad y por la capacidad de bio-acumularse en los organismos a lo largo de su vida. Además, pueden viajar por el aire y el agua y pasar de un medio al otro. De este modo, los mecanismos de circulación global atmosférico y oceánico los dispersan por todo el planeta.

La mayoría de los COP son sustancias que fueron sintetizadas para ser utilizadas en la agricultura, como el pesticida DDT, o por sus aplicaciones industriales o en productos de consumo. Este es el caso de algunos retardantes de llama como los PBDEs (por sus siglas en inglés), usados para prevenir que ardan, por ejemplo, elementos comunes de mobiliario y electrodomésticos o dispositivos electrónicos como los teléfonos móviles.

Afortunadamente disponemos de un convenio internacional efectivo para proteger el medio ambiente y al ser humano de estos contaminantes. El Convenio de Estocolmo, ratificado por España en 2004 –potencias como EEUU e Italia están aún pendientes de su ratificación–, se encarga de la regulación de las sustancias que identifica como COP. Se puede considerar, por ejemplo, que la utilización de la mayoría de los PBDEs cesó a escala global a partir de 2009, tras su inclusión en el Convenio. Además, la investigación sobre la contaminación química permite identificar nuevos contaminantes susceptibles de ser regulados, dotando al Convenio de una constante vitalidad.

En esta dirección, investigadores del laboratorio de Química Ambiental del Instituto de Química Orgánica del CSIC, en colaboración con la Universidad de Barcelona y el Instituto Percy FitzPatrick de Sudáfrica, han realizado un estudio que desvela nuevas claves sobre el gran potencial de la fauna antártica para mostrarnos el alcance de nuestra huella química.

Liam Quinn

Petrel sobrevolando el Atlántico / Liam Quinn

Para el puesto de bio-indicador o ‘vigilante antártico’ los investigadores seleccionaron al petrel gigante, ya que se trata de un imponente depredador que se alimenta de una alta proporción de carroña, básicamente pingüinos y focas, y de otras presas que captura en mar abierto. Estas aves presentan una amplia distribución en el hemisferio Sur y cubren distancias que pueden superar los 1.000 km para conseguir comida. Situados en lo alto de la cadena trófica, los petreles gigantes integran los COP presentes en las cadenas tróficas antárticas y de una amplísima área del hemisferio Sur.

Así, tras determinar los niveles de distintos COP presentes en la sangre de unos 50 petreles gigantes de diversas colonias situadas entre los 62º y los 40º sur, los investigadores han comprobado que alejarse de la Antártida es sinónimo de estar más expuesto a estos contaminantes.

En general, los niveles de COP en petreles son más bajos que los encontrados en el hemisferio Norte. Los resultados sugieren que la Antártida sigue estando entre las regiones más prístinas del planeta. Sin embargo, algunos COP muestran síntomas de estar acumulándose en la región polar, lo que se explica por el fenómeno de ‘la condensación fría’, un proceso por el cual debido a las bajas temperaturas los contaminantes quedan atrapados en los polos.

También se han encontrado evidencias de que retardantes de llama aún no regulados, como algunos PBDEs todavía en uso o el Declorano Plus, pueden igualmente presentar una distribución global y son por tanto posibles candidatos a COP.

Este estudio refuerza la teoría de que el transporte a larga distancia de los COP desde sus principales fuentes de producción y uso, las zonas más industrializadas del planeta, es la principal vía de entrada de estos contaminantes en la Antártida. Ahora que sabemos lo lejos que puede llegar nuestra huella química, tenemos la responsabilidad de tratar de frenarla en la medida de nuestras posibilidades.

Un consumo responsable puede contribuir a minimizar la presencia de contaminantes químicos en el medio. Esto implica alejarse del consumismo descontrolado, centrarse en explotar el total de la vida útil de los productos antes de reemplazarlos, realizar una gestión adecuada de nuestros residuos, e incrementar en la medida de lo posible el consumo de productos ecológicos, con menor contenido de sustancias químicas y más sostenibles.

Vriaciones en la presencia de Contaminantes Orgánicos Persistentes en plasma de petreles gigantes de distintas colonias de la región Antártica. Ilustración cortesía de Olga de Dios.

Variaciones en la presencia de Contaminantes Orgánicos Persistentes en plasma de petreles gigantes de distintas colonias de la región Antártica / Ilustración cortesía de Olga de Dios.

 

* José Luis Roscales es investigador del Instituto de Química Orgánica del CSIC.

Desde Norteamérica a Europa: sustancias tóxicas voladoras

Por Mar Gulis (CSIC)

Es difícil ponerle puertas al campo y también al aire. La comunidad investigadora y los gestores políticos conocen desde hace tiempo que los polibromodifeniléteres (PBDEs), una de las familias de retardantes de llama más ampliamente utilizada, se liberan con facilidad de los objetos a los que han sido añadidos y pasan al medio ambiente. Recientemente además se ha descubierto que estos compuestos que evitan la combustión pueden viajar por el aire miles de kilómetros y cruzar de un continente a otro. Así es como productos manufacturados en Estados Unidos liberan PBDEs que acaban depositados en lagos de alta montaña de Europa.

Los PBDEs se empezaron a comercializar en los años 70 en productos como ropa, aparatos electrónicos, tapicerías o mobiliario, para evitar su inflamación. Estos aditivos se añaden durante el proceso de fabricación de tal forma que no quedan ligados por enlaces químicos a los materiales; lo que facilita que puedan ser emitidos al medio ambiente durante su utilización y cuando se desechan.

A principios del siglo XXI se comenzaron a descubrir sus efectos para la salud y el medio ambiente. Diversas investigaciones comprobaron que son persistentes y que se acumulan en los seres vivos. En los últimos años se ha observado que los niños de madres con niveles altos de PBDEs en sangre muestran una disminución de peso, de circunferencia abdominal y de diámetro de la cabeza durante la gestación. También hay indicios de cierto retraso intelectual en niños que han recibido dosis altas de PBDEs mediante alimentación materna.

En Estados Unidos se prohibió el uso de estos compuestos en el año 2006. En Europa se hizo escalonadamente entre 2004 y 2013. Desde 2009 forman parte de la lista de los Contaminantes Orgánicos Persistentes (COPs) de la Convención de Estocolmo. Sin embargo, los productos que fueron fabricados en años previos siguen estando en el mercado y liberando PBDEs al medio ambiente.

Detectores PBDEs

Sistemas de recogida de muestras en los lagos de montaña europeos / Instituto de Diagnóstico Ambiental y Estudios del Agua (CSIC).

La alta volatilidad de estos compuestos favorece su transporte por el aire y su deposición en ecosistemas acuáticos y terrestres. De hecho, una investigación desarrollada por el Instituto de Diagnóstico Ambiental y Estudios del Agua (IDAEA) del CSIC ha identificado sustancias procedentes de Norteamérica en zonas de alta montaña de Europa. El estudio se desarrolló entre los años 2004 y 2006, durante los cuales se tomaron muestras directas de agua y nieve en cuatro zonas de alta montaña del continente. Concretamente en el lago Redón (Pirineo catalán), en Gossenköllesee (Alpes, Austria), Lochnagar (Grampian Mountains, Escocia) y Skalnate (Tatras, Eslovaquia). Estas zonas ya habían sido objeto de estudio por parte de diferentes grupos de investigación, lo que permitía contar con datos para la comparación.

Los estudios de deposición atmosférica han mostrado un incremento de estos compuestos en los lagos situados más al oeste, Lochnagar y Redon, cuando las masas de aire vienen de esta dirección. Sin embargo, en los lagos del centro de Europa esto no se observa porque la emisión continental europea de estos compuestos sobrepasa el aporte transcontinental. “La coincidencia de resultados entre los lagos pirenaicos y escoceses situados a una distancia de 1.600 kilómetros y con regímenes climáticos diferentes pone de manifiesto lo que influye la transferencia transoceánica”, explica Joan Grimalt, uno de los investigadores autores del estudio y director del IDAEA del CSIC.

En el caso de Lochnagar y Redón “hemos visto un aumento en la concentración de retardantes de llama con la entrada de masas de aire provenientes del Atlántico Norte, lo que significa que estas muestras deben de proceder de Norteamérica”, apunta Pilar Fernández, también investigadora del equipo del CSIC. Es decir, por primera vez se demuestra que existe una transferencia continental de contaminantes entre América y Europa.

En investigaciones previas se había comprobado la presencia de retardantes de llama en estas zonas de alta montaña, pero las muestras se habían tomado en nieve acumulada o en peces, por lo que no se podía conocer cuándo habían llegado, desde dónde y bajo qué circunstancias. La última investigación ha tomado muestras en nieve nueva a lo largo de un tiempo, lo que ha permitido ver cómo se iba produciendo la contaminación.

Otro resultado del estudio confirma que se da un aumento de la concentración de estas sustancias cuando las temperaturas son más elevadas y cuando hay mayor deposición de lluvia y de partículas, añade Grimalt.

¿Fuego o contaminación? Un dilema en la prevención de incendios

Ethel EljarratPor Ethel Eljarrat*

El fuego es una fuente importante de daños a la propiedad y de pérdida de vidas. Por ejemplo, en 2006 se produjeron a nivel mundial en torno a 7 millones de incendios que causaron 70.000 muertes y 500.000 heridos. Además, se estima que el coste económico total de los incendios representa en torno al 1% del producto interior bruto en la mayoría de los países avanzados. Así pues, existe una necesidad de proteger los materiales contra posibles incendios y de allí que haya normativas de seguridad específicas. Con el fin de cumplir con estas normas de seguridad contra incendios, se aplican sustancias ‘retardantes de llama’ o ‘materiales ignífugos’ a los materiales combustibles, tales como plásticos, maderas, papel, textiles y equipos electrónicos. Se trata de productos químicos que se añaden a los materiales combustibles para aumentar su resistencia al fuego, dificultando su ignición o impidiéndola en forma completa si el fuego es pequeño.

Incendio en Nueva Orleans

El objetivo de los retardantes de llama es evitar incendios / DirectNIC.com.

Actualmente, las sustancias químicas que se comercializan como retardantes de llama están presentes de manera generalizada en nuestros hogares. Pueden integrar del 5 al 30% del peso total de los productos que los llevan. Además, algunos de ellos son simples aditivos de los materiales sin estar demasiado unidos químicamente a ellos. Con el tiempo, los retardantes de llama se liberan y contaminan nuestros hogares, nuestros cuerpos y nuestro medio ambiente, incluso en lugares distantes de donde se fabricaron y se usaron.

Las vías de exposición humana a estos compuestos son, mayoritariamente por ingesta de alimentos, así como por inhalación de aire. Debido a las propiedades físicoquímicas de los retardantes de llama, estos tienden a acumularse en los alimentos más grasos, como los de origen animal: pescados, carnes, lácteos y huevos. Los retardantes de llama, una vez emitidos al medio ambiente, son biodisponibles y por eso se acumulan en los tejidos de diferentes organismos tanto acuáticos como terrestres. Cuando una persona se alimenta de estos organismos, incorpora ese contaminante a sus propios tejidos donde queda acumulado.

Dentro de los retardantes de llama se cuentan algunos que preocupan hoy en día a la comunidad científica por su toxicidad, alta persistencia y capacidad de difundirse por el medio ambiente. Durante décadas se han realizado estudios de presencia y comportamiento ambiental, así como de efectos tóxicos de una de las familias de retardantes de llama más ampliamente utilizada, los polibromodifeniléteres (PBDEs). La exposición humana a los PBDEs provoca la alteración del equilibrio de las hormonas tiroideas, daños permanentes en el aprendizaje y la memoria, cambios de conducta, pérdida de audición, retraso en inicio de la pubertad, disminución del número de espermatozoides, malformaciones fetales y, posiblemente, cáncer (como el de tiroides).

Debido a la preocupación creciente en el ámbito de la salud pública, se han tomado medidas internacionales para su regulación y eliminación. La Unión Europea ha dictado normas para eliminar o reducir la presencia de algunas de estas sustancias. También han sido incluidas en el Convenio de Estocolmo sobre contaminantes orgánicos persistentes a fin de reducir su presencia a nivel mundial. A consecuencia de estas y otras medidas, estos PBDEs identificados como conflictivos están siendo sustituidos por otras sustancias.

salón

Los retardantes están presentes en nuestros hogares en los muebles, edredones, alfombras, etc. / Wikipedia.

Sin embargo, la industria química ha respondido a estas legislaciones reemplazando los PBDEs por otras sustancias químicas de propiedades muy similares a las ya prohibidas. Estos nuevos retardantes de llama están apareciendo ahora en el medio ambiente, en la fauna silvestre y en los seres humanos en todas partes del mundo, ¡con lo que podríamos estar repitiendo la misma historia que con los PBDEs!

Un comité de expertos del Convenio de Estocolmo propone alternativas como pueden ser cambios en el diseño de los productos, procesos industriales y otras prácticas que no requieran el uso de ningún retardante de llama. Por ejemplo, las alternativas no químicas en los muebles pueden ser telas sintéticas o barreras inherentemente retardantes de llama que además resistan las fuentes de ignición que arden sin llama. Los productos electrónicos pueden ser rediseñados para separar las partes con alto voltaje de las cubiertas externas, o protegidos con metal en vez de plástico. Las técnicas de construcción con resistencia al fuego pueden eliminar la necesidad de usar sustancias químicas retardantes de llama en el material de aislamiento, reemplazándolo por materiales alternativos, como los hechos con fibras.

En el Instituto de Diagnóstico Ambiental y Estudios del Agua del CSIC llevamos 15 años estudiando el impacto de los retardantes de llama en el medio ambiente, en organismos vivos y en humanos. Diversos estudios han proporcionado los primeros datos de niveles en España de PBDEs en suelos, fangos de depuradora, sedimentos, peces, aves y leche materna. Asimismo, y a raíz del uso de los nuevos retardantes de llama, actualmente la actividad científica de nuestro grupo de investigación se centra en tener un mejor conocimiento del impacto ambiental de estos sustitutos de los PBDEs.

* Ethel Eljarrat es investigadora en el Instituto de Diagnóstico Ambiental y Estudios del Agua del CSIC

Este edificio se come la contaminación

Por Mar Gulis

Aunque lo parezca, no es ciencia ficción. Entre el sinfín de aplicaciones de la nanotecnología, esta es una más: la construcción de edificios capaces de absorber los gases nocivos del aire. La iglesia del Jubileo en Roma es un buen ejemplo.

Igleisa

Fachada de la iglesia del Jubileo de Roma, obra del arquitecto Richard Meier

Inaugurada en 2003, el artífice de esta obra fue el arquitecto norteamericano Richard Meier, que resultó ganador de un concurso después de competir con colegas de la talla de Fran Gehry, Peter Eisenmman o Tadao Ando. En un simple vistazo, lo que llama la atención de este edificio son sus líneas simples, su armonía y el dominio absoluto del color blanco. La elección de este tono no fue casual. Además de ser el favorito de Meier, el blanco simboliza la pureza, por lo que pareció el más idóneo para caracterizar una iglesia con la que además se pretendía revitalizar el barrio romano de Tor Tre Teste. Pero se planteaba un problema: ¿cómo evitar que la blancura inicial se echase a perder con el paso del tiempo? Esto, en un enclave como Roma, una ciudad con elevados índices de contaminación, era una cuestión de primer orden.

La solución vino de la mano de TX Millenium, un cemento que, al contener dióxido de titanio, garantiza la blancura del material a pesar de la polución y las inclemencias meteorológicas.

¿Cómo se consigue esto? Los avances en la nanotecnología obran el ‘milagro’. La superficie de este tipo de edificios ‘verdes’ se recubre con un material -en este caso el cemento TX Millenium- que es un fotocatalizador, es decir, descompone los óxidos nitrosos de la atmósfera. En la iglesia de Meier son las nanopartículas de dióxido de titanio las que atrapan la suciedad y luego la descomponen en contacto con la luz solar. De este modo el edificio se convierte en una especie de gran ambientador, tal y como explica el experto en nanomateriales Pedro Serena.

El problema es que, al tratarse de una tecnología en pleno desarrollo, conlleva unos elevados costes de fabricación. Son precisamente los catalizadores incrustados en formato de nanopartículas lo que encarece estos cementos. Aún hace falta producirlos en masa, pero la idea, según señala el investigador, es que toda una ciudad pudiese ser un gran sistema descontaminante.

La nanotecnología es una ciencia relativamente nueva que, al trabajar en una escala sumamente pequeña (un nanómetro equivale a una mil millonésima parte de un metro) permite la manipulación de los materiales a nivel molecular. Propiedades como la masa, la fuerza, la conductividad o la elasticidad pueden ser alteradas para crear materiales totalmente diferentes. Y no es un milagro, es ciencia.

 

Si quieres más ciencia para llevar sobre nanomateriales, consulta el libro de Pedro Serena La nanotecnología (CSIC-Catarata).