¿Qué tienen en común los microplásticos, el color del agua y los satélites? El Dr. Karl Kaiser, profesor de ciencias ambientales marinas y costeras de la Facultad de Ciencias Marinas y Estudios Marítimos de la Universidad Texas A&M en Galveston, está explorando una idea innovadora: usar satélites para detectar microplásticos en el océano. ¿Cómo? Estudiando cómo las diminutas partículas de plástico alteran la forma en que la luz se refleja en el agua y cómo esto altera el color que percibimos desde el espacio. Si esta conexión funciona, podría brindar a los científicos una poderosa herramienta para rastrear la contaminación por microplásticos en todo el mundo sin necesidad de abandonar la órbita.
por Kevin D. Key, Universidad Texas A&M
El trabajo se publica en la revista Analytical Chemistry .
Por qué los plásticos diminutos son un gran problema
Los microplásticos son pequeños fragmentos de residuos que se desprenden de piezas más grandes de plástico manufacturado debido a sustancias químicas o a la erosión natural. Su minúsculo tamaño también significa que pueden acumularse en el tejido de los organismos vivos, se ingieren fácilmente y se distribuyen a grandes distancias a través de las corrientes de agua.
«Los microplásticos se encuentran en un rango de tamaño similar al de las bacterias y los glóbulos rojos; parecen tener características muy diferentes a las de los trozos de plástico más grandes», dijo Kaiser. «Su tamaño dificulta enormemente su filtración y medición, especialmente en un entorno oceánico dinámico».
La Bahía de Galveston alberga la mayor concentración de microplásticos de Estados Unidos. ¿Por qué? Alberga uno de los mayores centros de fabricación de plástico del país, y el impacto es visible en el agua.
Vinculando sedimentos, luz y satélites
Este tema es especialmente importante para Kaiser, quien realiza investigaciones en la bahía. Examina cómo la mayor cantidad de sedimentos en las aguas superficiales se correlaciona con una mayor concentración de microplásticos. A partir de ahí, los sedimentos en suspensión determinan la luz que refleja el agua superficial, la cual se mide mediante espectroscopia.
La espectroscopia mide cuantitativamente cómo la materia interactúa con la luz. Al identificar qué longitudes de onda específicas se absorben o reflejan, los científicos pueden determinar la composición de sedimentos en suspensión en agua a gran escala. Si bien la espectroscopia se utiliza para determinar la composición de estrellas y planetas distantes, el Dr. Kaiser tiene grandes esperanzas en sus aplicaciones gracias a una nueva generación de sensores ópticos en imágenes satelitales.
«Las propiedades ópticas del agua superficial se determinan por su contenido. Esto determina cuánta luz solar se refleja, y eso es lo que miden las imágenes satelitales», explicó. «La luz reflejada es básicamente un indicador de los componentes del agua».
La tarea de hacer coincidir las longitudes de onda de luz faltantes con las presentes en el agua superficial se realizará mediante un algoritmo meticulosamente entrenado por el propio Kaiser.
Algoritmos de entrenamiento para leer el océano
«El algoritmo que vinculará los datos remotos de reflectancia del color del océano con la composición del agua —o con un componente específico del agua— debe calibrarse primero», explicó. «Se debe medir la luz entrante y saliente, y la concentración de sedimentos en el agua en ese momento. Esa es la conexión principal».
Kaiser confía en que existe una relación entre los sedimentos en suspensión y los microplásticos. Donde otros sedimentos son transportados por las corrientes oceánicas, los microplásticos también deberían rastrearse. Una vez que esta relación se pruebe rigurosamente, será posible determinar la concentración de microplásticos mediante una correlación indirecta con las propiedades del agua superficial observadas en imágenes satelitales, todo calculado mediante el algoritmo entrenado de Kaiser.
«Ya existen las herramientas para identificar la carga de sedimentos en suspensión a partir de datos satelitales», explicó. «Simplemente aún no se han utilizado para ello».
Lo que esto podría desbloquear para el futuro
La capacidad de medir microplásticos a través de imágenes satelitales desbloquearía instantáneamente bibliotecas de datos valiosos archivados en registros de fotografías satelitales, incluida la migración de microplásticos en cientos de fotografías tomadas durante 10 años.
«Lo interesante sería que podríamos retroceder en el tiempo para aprender mucho sobre las cargas de contaminación muy rápidamente», dijo. «Podríamos usarlo como herramienta de pronóstico para informar a los acuicultores dónde ubicar sus estanques y jaulas para evitar la contaminación».
Según Kaiser, medir los microplásticos es solo el principio. «Si todo sale bien, podríamos medir los microplásticos, los productos químicos para siempre, las AMP y los PCB».
Si tienen éxito, Kaiser y sus socios de investigación planean presentar los datos de contaminación encontrados a través de imágenes satelitales a agencias estatales y federales para llamar más la atención sobre cuán extendidos están los microplásticos y fortalecer la legislación que ayude a resolver el problema.
Detalles de la publicación
M. Bryan Gahn et al., Cuantificación rápida y sensible de nanoplásticos y microplásticos en agua, sedimentos y tejido biológico mediante espectrometría de masas en tándem de pirólisis y cromatografía de gases con monitorización dinámica de reacciones, Química Analítica (2025). DOI: 10.1021/acs.analchem.5c05604
