INTRODUCCIÓN.
La contaminación por plástico se considera irreversible, es un grave problema ambiental que ha generado gran preocupación a nivel mundial, y se debe a una inadecuada gestión en el manejo de los residuos plásticos. El plástico es un material resistente y cuando llega a los océanos, puede durar cientos de años, con el tiempo se degrada y se convierte en microplásticos o nanoplásticos. Se estima que anualmente en el ambiente marino ingresan más de 8 millones de toneladas de plásticos como residuos micro o macroplásticos, esto provoca efectos nocivos sobre la calidad del agua, altera la alimentación y la vida de la fauna marina, origina efectos negativos en la salud de las personas, afecta calidad de los alimentos, el turismo y el clima. Se efectuó una investigación sobre el tema a fin de conocer sobre nuevas técnicas científicas que se están empleando para la detección y monitoreo del plástico mediante técnicas de teledetección (técnica de adquisición de datos de la superficie terrestre desde sensores instalados en plataformas espaciales) e inteligencia artificial, contribuyendo de esta manera en el manejo y recolección del material para la limpieza de las zonas afectadas, reduciendo los niveles de contaminación actuales.
Actualmente existen cinco (05) grandes zonas de acumulación de basura, dos se encuentran en el Océano Atlántico, dos en el Pacífico y uno en el Índico; dicha ubicación se muestra a continuación en la figura 1. La mayoría de los residuos son arrastrados por los ríos y por los barcos, el inadecuado manejo de estos residuos está provocando un gran impacto medioambiental; existen 100 especies afectadas por el plástico, esto esta retornando al ser humano a través de la alimentación. Un 50 % del plástico que se desecha como bolsas pueden durar en el ambiente hasta 500 años.
Fig. 1. Las cinco zonas de acumulación de plásticos que contaminan el océano.
Tomado de https://www.fundacionaquae.org/en-el-mundo-hay-5-grandes-zonas-de-acumulación-de-basura/
Seguidamente se describen distintas técnicas que se han desarrollado para la detección de plásticos en los océanos:
En primer lugar, hablaremos sobre la empresa The Ocean cleanup la cual es una organización sin fines de lucro que utiliza la inteligencia artificial e imágenes satelitales para identificar y rastrear plásticos en la gran isla de basura del Pacífico, se refiere a una gran cantidad de plástico que se ha acumulado en el océano pacifico. Además de lo anteriormente dicho la empresa utiliza una flota de barcos que llevan consigo cámaras GoPro (para escanear un recorrido de cientos de millas) para recopilar datos sobre la ubicación y tamaño de los residuos plásticos y con toda esta información crear un mapa detallado de densidades de plásticos en lugares apartados en el océano.
Fig. 2. La Gran Isla de Basura del Océano Pacífico (gran acumulación flotante de basura plástica) Tomado de https://www.informacion.es/medio-ambiente/2024/12/29/gran-isla-basura-oceano-pacífico-112014304.html.
Cabe destacar un estudio publicado por la revista Environmental Research Letters, que indica que el tamaño de la isla sigue en aumento, esta conformada por 80 mil toneladas de plástico donde el mayor porcentaje lo representan los microplásticos y los mismos proceden de varios países, esta información ha sido corroborada por la ONG The Ocean Cleanup quienes han realizado expediciones y tomas de muestras desde el año 2015 hasta el 2022.
Desde el año 2018 la fundación realiza un arduo trabajo de limpieza, han desarrollado un sistema que utiliza barreras flotantes muy largas para captar el plástico, luego el material se envía a tierra para reciclaje.
A continuación se muestra en la figura 3, la ubicación de residuos plásticos, específicamente en el Océano Pacífico, las corrientes marinas influyen en las zonas de acumulación, que se encuentran específicamente en los centros de los giros oceánicos, los residuos plásticos se presentan en tono amarillo como puede verse en la figura.
Fig. 3. Ubicación de desechos plásticos en el Océano Pacifico (concentraciones en tono amarillo). Tomado de http://asturkayak.blogspot.com/2010/11/la-isla-de-plastico.html.
Por consiguiente, en búsqueda de solución a la problemática, un equipo de investigadores ha desarrollado un software de detección de objetos con inteligencia artificial (IA) que se ha combinado con serie de imágenes con alta resolución automatizadas con lapso de tiempo a lo largo de transeptos etiquetados con GPS, creando de esta forma un enfoque de detección remota para poder detectar y mapear el comportamiento dinámico del plástico flotante en el océano de forma eficaz. Esta propuesta además de detectar la presencia del material servirá para establecer las actividades para el saneamiento o limpieza de las áreas afectadas. En la figura 4 se muestra una imagen satelital en donde se señala en color rojo la mayor acumulación de plásticos, ubicado específicamente en el océano Pacifico Norte.
Fig. 4. Frente a Estados Unidos, La gran Isla de basura del Pacífico Norte entre California y Hawai Tomado de https://celtaiamadrid.wordpress.com/2014/06/03/residuos-y-contaminacion-la-isla-de-basura/
En segundo lugar se presenta un método satelital empleado para la detección de plásticos en los océanos; fue desarrollado por un equipo de investigadores de la universidad RMIT en Australia, se trata de la creación de un índice de detección de plásticos llamado Beached Plastic Debris Index (BPDI), que emplea imágenes satelitales de alta resolución (World View -3) para identificar y distinguir los residuos plásticos de otros elementos. La técnica se basa en patrones de reflexión de luz en el espectro infrarrojo de onda corta, donde los plásticos poseen propiedades que los diferencian de los elementos naturales presentes en las costas. A continuación, se muestra imagen satelital en donde se puede observar un área amarilla que resalta en el tono azul que corresponde a la playa, esta zona amarilla indica la presencia de plástico (Fig 5); siendo una herramienta trascendental sobre los microplásticos, permitiendo la detección del material antes de que se fragmente.
Fig. 5. Imagen satelital de playa, tono azul uniforme, se observa zona amarilla que destaca al señalar la presencia de plástico (Universidad RMIT).
En tercer lugar, se presenta una metodología desarrollada por la Universidad de Michigan, que consiste en mapear la concentración de microplásticos marinos en todos los océanos. Se utilizan datos de ocho (08) microsatélites que forman parte de la misión Ciclone Global Navigation Satélite System (CYGNSS). Las señales de radio de los satélites GPS se reflejan en la superficie del océano y los satélites CYGNSS detectan esos reflejos. Los científicos analizan las señales para medir la rugosidad de la superficie de los océanos. Estas mediciones proporcionan un medio para derivar las velocidades del viento oceánico, pero resulta que las señales también revelan la presencia de plástico, ya que cuando hay plástico u otros residuos en la superficie de los océanos las olas se amortiguan y la superficie del mar es menos áspera; cuando las aguas están limpias existe un alto grado de coincidencia entre la rugosidad del océano y la velocidad del viento y este análisis ha sido corroborado ya que a medida que se adentra a la gran isla de la basura del Pacífico los investigadores han evidenciado una mayor discrepancia entre las mediciones de la velocidad del viento y la rugosidad de la superficie.
Los Investigadores Evans MC y Chris Ruf indicaron que “compararon las mediciones de rugosidad de CYGNSS con las mediciones de NOAA de las velocidades del viento oceánico obtenidas con boyas y otros instrumentos para ver dónde las aguas estaban menos agitadas de lo esperado, combinaron estas observaciones con otros modelos de plástico oceánico y con lo obtenido mapearon las concentraciones de microplástico de todo el océano por más de un año”, Chris Ruf (2021). El resultado de dicho modelo se muestra en la figura 6 donde pueden observarse concentraciones de plásticos flotantes; altas concentraciones en color vinotinto y bajas concentraciones en color azul claro.
Fig. 6. En la imagen se muestra la ubicación y concentración de plásticos flotantes entre abril de 2017 y Septiembre de 2018. Tomado de Evans, MC y Ruf, CS (2021) Hacia la detección y obtención de imágenes de microplásticos oceánicos con un radar espacial. Transacciones IEEE sobre geociencia y teledetección.
Y por último, se presenta un estudio realizado por el Instituto de Ciencias del Mar, del Consejo Superior de Investigaciones Científicas y la Universidad de Cádiz, quienes realizaron un análisis multitemporal de 6 años de observaciones del satélite europeo Copernicus Sentinel-2 en el Mediterráneo (300 mil imágenes en total). Los resultados arrojaron grandes concentraciones de basura sobre la superficie del océano, esta investigación permitió corroborar que los sensores de este satélite pueden ser utilizados para la detección del plástico, esto contribuiría a una mayor efectividad en la detección y monitoreo de los residuos plásticos en los océanos y tendríamos una mejor compresión de la forma en que se transportan los residuos así como también dar una mejor respuesta de actuación para reducir la contaminación en los océanos. En la figura 7 se muestra en el mapa del Mar Mediterráneo, en color rojo las acumulaciones de basura marina detectada con el satélite europeo Copernicus Sentinel-2 desde Junio 2015 y Septimbre 2021.
Fig. 7. Mapa del Mar Mediterráneo, en color rojo las acumulaciones de basura marina detectada con el satélite europeo Copernicus Sentinel-2 desde Junio 2015 y Septiembre 2021.Tomado de www.csic.es.
CONCLUSIONES.
El uso de la teledetección y la inteligencia artificial para obtener información de la ubicación de residuos plásticos son métodos innovadores fundamentales, en vista de que la acumulación de plástico en océanos y playas es un grave problema ambiental que amenaza la biodiversidad y la salud de los ecosistemas. La degradación del plástico origina microplásticos que es un contaminante complejo y de difícil manejo; estas partículas generan un impacto ecológico, sanitario y socioeconómico, se considera que si se hace una detección temprana del macroplástico a través de estas metodologías de investigación y su consecuente recolección se reduciría la presencia de los microplásticos y su impacto sobre los ecosistemas marinos.
La identificación y el mapeo de los plásticos mediante el uso de imágenes satelitales e inteligencia artificial, ofrece ventajas únicas que contribuirán a la detección residuos plásticos en áreas importantes, así como en lugares de difícil acceso y en el menor tiempo, haciendo posible el desarrollo de planes y estrategias para la reducción de la contaminación costera.
Los estudios antes señalados demuestran la capacidad de los satélites para monitorizar basura desde el espacio.
Ante la importancia de este tema, los investigadores sugerimos la instalación de sensores específicos para la detección de plásticos en los satélites, contribuyendo a una mejor efectividad en la detección y monitoreo de los residuos plásticos en los océanos.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.
1-Hauser, T. Monitoreo de basura plástica costera y marina mediante teledetección. 22 Diciembre 2022.
2-Robin de Vries. Uso de inteligencia artificial para monitorear la densidad de plástico en el océano. 26 Enero 2022.
3-La inteligencia artificial en los sistemas de gestión ambiental basados en ISO 14001. nueva-iso-14001, SGA.
4– La isla de basura del Océano Pacifico. Fundación AQUAE. www.fundacionaquae.org
5– Evans, MC y Ruf, CS (2021) Hacia la detección y obtención de imágenes de microplásticos oceánicos con un radar espacial. Transacciones IEEE sobre geociencia y teledetección.
6- Cózar and Arias et al. Un estudio prueba la capacidad de los satélites para monitorizar basura marina desde el espacio. Junio 2024.
Centro de Procesamiento Digital de Imágenes (CPDI).
