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Burbujas nanotecnológicas para recuperar lagos contaminados

  • Morikawa diseñó un sistema que combina la nanotecnología con sistemas biológicos que aprovechan los materiales locales para purificar el agua del humedal de una forma más económica, rápida y eficiente.
  • Su metodología genera dudas y críticas en algunos actores, ya que no ha publicado ningún artículo científico al respecto.
  • Ahora se ha propuesto descontaminar el Lago Titicaca empezando por uno de los puntos críticos -- la Bahía Interna de Puno (BIP).

Un documental de NatGeo Latinoamérica sorprendió al Perú con la hazaña de un hombre. Marino Morikawa, un científico peruano-japonés, se había empeñado en recuperar sin ayuda el humedal El Cascajo, a tan solo metros del Océano Pacífico, en el litoral del distrito Chancay en la provincia de Huaral del Departamento de Lima, Perú.

El lago, que de niño visitaba para pescar con su padre, se encontraba completamente verde en lugar del recordado azul marino. Estaba eutrofizado — cubierto de una especie de lechuga acuática conocida como Pistia Stratiotes — una clara señal de contaminación ambiental por exceso de nutrientes, que al impedir que la luz del sol penetre en el agua, reduce la cantidad de oxígeno disuelto — lo que es fundamental para la vida.

Morikawa cuenta que se hincó al ver el lugar, en 2010, sorprendido después de dos décadas de su última visita. “Le pedí perdón y empecé a estudiarlo”. Lo que encontró fue que el cuerpo de agua, que proviene de 30% de infiltración salina de la costa y 70% del río Chancay, estaba afectado por tres fuentes contaminantes: aguas cloacales sin tratamiento, un criadero de animales (porcino, vacuno y bovino) de una invasión que había llegado en los años 80 y un vertedero de basura a cielo abierto. Conjuntamente, todos aportaban una alta carga bacteriana.

“Allí se bañaban y defecaban los cerdos, que también eran abandonados allí envueltos en bolsas plásticas cuando morían, mientras algunas empresas cercanas lanzaban sus desechos”, dijo Morikawa. “Así que me fui a tocar muchas puertas e incluso hablé con el alcalde, quien me dijo que estaba loco, que la gente salía de allí con sarna”, cuenta aún con asombro, cinco años después.

Así lucía el Humedal El Cascajo antes de la llegada de Morikawa, casi totalmente cubierto de lemna o plantas acuáticas. Foto cortesía de Marino Morikawa.
Las cuadrículas hechas con bambú para sectorizar el lago, que ahora Morikawa dice que podría tener 70% de nueva “lechuga de agua” por falta de mantenimiento. Foto cortesía de Marino Morikawa.

Nanotecnología ecológica

Los datos científicos eran alarmantes. El índice de Demanda Química de Oxígeno (DQO), que se espera esté entre 1 y 8 miligramos por litro (mg/L) y en el agua radical puede alcanzar un valor entre 900 y 1000, se encontraba en 1380 en julio de 2011. Mientras tanto, los niveles de nitrógenos totales (NT) que alimentan a la lechuga acuática y provienen principalmente de las deposiciones humanas, estaban en 167, aunque la norma ambiental japonesa lo ubica como deseable en menos de 1 mg/L.

Además de voluntad y sentimiento de pertenencia, Morikawa emprendía esta tarea con una amplia experiencia académica. Es profesor de la Universidad de Tsukuba, Japón, donde llegó en 2007 para estudiar ciencias de la humanidad y ecosistemas. Allá llegó después de haber observado que en las empresas donde había trabajado se vertían efluentes en los ríos sin demasiada preocupación. También formó parte de equipos científicos de alto nivel para monitorear el Humedal Ichkeul y el Lago Bizerte en Túnez y el río Matanza-Riachuelo en la provincia de Buenos Aires, Argentina.

Con el conocimiento adquirido, diseñó un sistema que combina la nanotecnología con sistemas biológicos que aprovechan los materiales locales para purificar el agua del humedal de una forma más económica, rápida y eficiente que las opciones existentes en el mercado actual. Su técnica consiste en el micro-nano-burbujeo y los bio-filtros para reducir la carga contaminante. En contraste, otras técnicas en el mercado permiten que las pequeñas burbujas “envuelvan” a los contaminantes, llevándolos a la superficie.

Con tan sólo un grupo de amigos, Morikawa dividió El Cascajo en ocho áreas mediante cañas de bambú. Esta sectorización cumplía una doble función: como barrera física para que las plantas acuáticas superficiales no invadieran las áreas que se limpiaban y como un filtro natural para las partículas suspendidas en el agua.

Marino Morikawa, un PhD que volvió a Perú para usar la nanotecnología para salvar un humedal de su infancia. Foto cortesia de Marino Morikawa.

De la invasión al abono orgánico

El Cascajo se empezaba a transformar, y el ejemplo contagió a los habitantes cercanos. Lograron sacar 290 toneladas de la lechuga acuática, con lo que se hizo abono orgánico que fue usado junto a la municipalidad para recuperar zonas áridas y desérticas para la agricultura, otra de las líneas de investigación de Morikawa. En el artículo científico “Hydrogen production by anaerobic co-digestion of rice straw and sewage sludge” (2011), demostró el potencial para hacer etanol. “Usando 10 kilos de lechuga en un biodigestor, logramos producir gas metano suficiente para alimentar una bombilla LED durante un mes y cinco días en un experimento”.

En los primeros espejos de agua insertó envases hechos con arcilla local, para que actuaran como biofiltros que lograran absorber metales como cadmio y plomo, microorganismos y carga inorgánica. Con una bomba de aire como las usadas para pintar, un motor electrógeno y varias mangueras que compró en una ferretería, emuló la oxigenación de una pecera casera, para implementar la técnica del micro-nano-burbujeo.

Su metodología genera dudas y críticas en algunos actores, y de no haber publicado ningún artículo científico al respecto, Mirian Arce, representante del Comité de Vigilancia Ambiental del Humedal de Santa Rosa — que reclama así un nombre distinto para el lugar — ha señalado en distintas ruedas de prensa que el lugar no se ha descontaminado. Por otro lado, han señalado que biólogos como Beatriz Alcántara y Héctor Aponte del Gobierno Regional de Lima ya habían encontrado aves entre 2007 y 2009, años antes de la llegada de Morikawa.

Bombardeo de radicales libres

Morikawa usa un ejemplo simpático para explicar el tamaño de las micronanoburbujas, que son la millonésima parte de un metro. “Son muchísimo más pequeñas que las que ves en una gaseosa”, explicó. Formadas de iones electrolíticos, actúan como una especie de imán de virus y bacterias que se adhieren a su superficie, para entonces estallar liberando las partículas con carga negativa, conocidas como radicales libres, que exterminan a estos patógenos.

Ernesto José González Rivas, experto en ecología de aguas y de ecosistemas lóticos (ríos, arroyos o manantiales) y quien trabaja en el Instituto de Biología Experimental de la Universidad Central de Venezuela, certifica la utilidad de la técnica. “La generación de burbujas generan una cortina de aire en el agua, que inactiva el fósforo — gran responsable de la eutrofización — que al oxidarlo no es soluble, así que no puede ser usado por los productores primarios (fitoplancton y plantas acuáticas) y se precipita a los sedimentos. La oxigenación también ayuda a degradar la materia orgánica, así que sólo la aireación es altamente efectiva como hicimos en el Embalse de Pao-Cachinche (ubicado en Carabobo, al centro de Venezuela). En el caso del humedal, es un sistema [que actúa por encima de la superficie], así que es relativamente más fácil”, le explicó a Mongabay.

El profesor Alfonso Gañán-Calvo, catedrático de la Universidad de Sevilla, ha trabajado en proyectos de micro y nanotecnologías para aplicaciones biomédicas, biotecnológicas y de salud pública. Es presidente fundador de Ingeniatrics Tecnologías, una empresa que posee la plataforma tecnológica para la producción de micro/nano gotas, partículas o cápsulas con estructuras internas complejas. Tras escuchar la participación de Morikawa en un evento TEDx en Chancay, felicitó su idea aunque señaló que no poseía suficientes datos para hablar en detalle.

“En principio, con los medios que menciona es cierto que se pueden producir microburbujas utilizando un invento mío: Flow Focusing, muy conocido en la literatura científica”, apuntó. Añade que la idea de la “microbomba” para destruir patógenos requiere de una tecnología que no está especificada por el científico japonés, pero que ya habría sido considerado por su empresas y otras más como método de control biológico.

La mancha blanca

En enero de 2013 otra llamada telefónica lo volvió a hacer volar de emergencia a Perú.

El Cascajo estaba completamente blanco. Morikawa temió que fuese cloro, comúnmente usado para la potabilización de agua, que en exceso resulta perjudicial. Pero lo que descubrió fue que miles de garzas habían vuelto al humedal, señalando el retorno del equilibrio ambiental perdido. Entonces encontró 400 distintas especies de aves, migratorias y endémicas, e incluso tres especies de peces. “Llegaron las gaviotas de Franklin, que vienen desde Estados Unidos y se contabilizaron más de 60 mil aves de enero a marzo”, precisa.

“Lo dejé 95% limpio hasta 2013, cuando debí volver a Japón. Entonces le dejé el proyecto documentado a la alcaldía y la población, quienes debían hacer el mantenimiento».

Esta labor ha sido reconocida ampliamente. Gracias a su trabajo, Morikawa ganó la Medalla de la Orden al Mérito a la Investigación e Innovación Tecnológica del Consejo Nacional de Ciencia, Tecnología e Innovación Tecnológica (CONCYTEC), como uno de los tres mejores científicos del Perú en 2014.

Sectorizar evita que las plantas acuáticas vuelvan a las zonas ya liberadas de la misma. Foto cortesia de Marino Morikawa.

Objeciones alternas

Williams Jurado Zevallos preside el Comité de Vigilancia Ambiental del Humedal de Santa Rosa. Su objeción se basa en un examen de calidad de las aguas superficiales, solicitado por la Gerencia de Recursos Naturales y Gestión de Medio Ambiente de la Región Lima fechado en febrero de 2014.

Entre las conclusiones del documento, confirma que “los elevados niveles de parámetros bioquímicos evidencian un proceso eutrófico y anóxico” pero matiza al revelar que al estar el humedal en su nivel más bajo del año “pareciera ser un comportamiento natural como para de su ciclo” por lo que mostraría una más alta concentración de microorganismos y metales pesados como cadmio y plomo. Además advierte que “la alta concentración de coliformes fecales cerca a la población y a la tubería de desagüe” podrían provenir de humanos o animales domésticos. El texto también alerta sobre la permanencia de un “botadero ilegal de residuos sólidos”.

Limpiar el Titicaca

En abril de 2015, Morikawa conformó una empresa llamada Nano+7 junto a dos firmas japonesas y una peruana que le den carta aval para trabajar, además de solicitar los permisos necesarios. Tras cinco años de visitas, ahora se ha propuesto descontaminar el Lago Titicaca empezando por uno de los puntos críticos — la Bahía Interna de Puno (BIP), que está separada por una barrera natural que concentra los contaminantes provenientes de la minería ilegal, el vertido de aguas residuales e industriales sin tratamiento. Junto a la presencia de la lenteja de agua producto de la eutrofización, se agrega la presencia de la bacteria Microcystis, una toxina que puede producir daños en el sistema digestivo, irritación y alergias.

“Supuestamente va a reducir 60% de la carga contaminante; voy a aplicar una tecnología en éstas para que sean mejor. Esto demora entre dos a tres años”, ha matizado Morikawa al respecto.

Alfredo Mamani Arias, director de la Autoridad Binacional Autónoma del Sistema Hídrico del Lago Titicaca, Rio Desaguadero, Lago Poopó y Salar de Coipasa (ALT), difiere de Morikawa. “No se puede descontaminar lo que no está contaminado”, ha dicho, al señalar que solo el 5% del Titicaca ha demostrado valores fuera de norma ambiental, en puntos específicos, que incluyen la desembocadura del río Ramis y la bahía interior de Puno, así como  la bahía de Cohana y en Copacabana en el lado boliviano. En un informe ambiental de 2014, el ente habría encontrado “un nivel alarmante” de contaminación por efluentes industriales como hierro, plomo, arsénico, bario y zinc desde la ciudad boliviana de El Alto.

Mamani lo llamó un “cóctel mortal de sulfuro de hidrógeno” que afectaba a flora y fauna pero que alcanzaba “solo 1% del cuerpo de agua”. Arturo Muñoz, biólogo e investigador del Museo de Historia Natural Alcide d’Orbigny en Bolivia, ha alertado sobre el mayor peligro de extinción de la rana gigante del Titicaca (Telmatobius celeus), por las condiciones ambientales del cuerpo de agua mientras que en 2012 la ONG Global Nature Fund, lo consideró “Lago Amenazado” por la presencia de contaminación bacteriológica producto de la minería informal, los vertederos de basura y los desagües cloacales.

En octubre de 2015, la ALT inició el proyecto piloto “Recuperación de Ecosistemas Contaminados”, según detallaron a Mongabay. Advierten que Morikawa no podría “atribuirse actividades que no siguen la línea de las estrategias institucionales ya en curso”.

El trabajo del científico peruano-japonés — que comenzará en enero de 2016 — incluye el trabajo de cuatro PhD japoneses, más de 3 mil voluntarios y la formación de estudiantes de varios colegios locales en materia de reciclaje y emprendimiento.

Morikawa ha pedido un poco de paciencia para terminar de patentar sus invenciones, que asegura que transformarán tanto el mercado como la forma de limpiar hábitats naturales. “Lo que me importa es que la gente está cambiando. A su ritmo, lo que require el aprendizaje natural”, añade.

“Los propios chanceros se nos unieron más tarde”, cuenta Morikawa sobre los vecinos que viven en las riberas. Foto cortesia de Marino Morikawa.