Investigadores desarrollan una «nariz electrónica» para monitorizar olores en depuradoras
Investigadores de España han construido una nariz electrónica portátil (e-nose), casi tan sensible como la nariz humana para detectar los olores de las depuradoras. Combinada con un dron, la ligera nariz electrónica puede medir la concentración de distintos olores, predecir su intensidad y crear en tiempo real un mapa de olores de la planta para su gestión.
Normalmente, el olor de una planta depuradora de aguas residuales se mide mediante olfatometría dinámica, un método en el que un grupo de personas huele y analiza bolsas de aire recogidas en la planta. Aunque este método se considera el estándar de oro, el proceso es caro, lento y poco frecuente, lo que impide a los operarios reaccionar rápidamente ante los problemas o determinar la causa del hedor.
«Vivo a dos kilómetros de una depuradora y, de vez en cuando, ni siquiera se puede abrir la ventana porque huele terriblemente. No debemos subestimar la repercusión en la calidad de vida de las personas que viven cerca de estas instalaciones, y los malos olores tienen también consecuencias físicas y psicológicas»
Para controlar mejor las emisiones de olores de las depuradoras, Marco y su equipo desarrollaron una nariz electrónica portátil para observar y visualizar datos en tiempo real con ayuda de inteligencia artificial. El equipo recogió bolsas de aire de las plantas y entrenó a la nariz electrónica para «oler» sustancias químicas corrosivas, como el sulfuro de hidrógeno, el amoníaco y el dióxido de azufre, que huelen respectivamente a huevos podridos, orina y cerillas quemadas.
La nariz electrónica también incorpora un sensor de dióxido de carbono y un indicador de actividad bacteriana. En condiciones de laboratorio, la nariz electrónica funciona casi tan bien como la humana. Después, los investigadores acoplaron a un dron la nariz electrónica, que pesa 1,3 kg, y la enviaron a volar sobre una estación depuradora de tamaño medio en el sur de España durante el período de enero a junio. Al sobrevolar distintas zonas de la planta, el «dron con nariz» aspiraba aire a través de un tubo de diez metros y analizaba el aire en la cámara del sensor.
«La dificultad de medir un olor radica en que se trata de una percepción humana, que no está del todo definida. No solo intentamos cuantificar los componentes individuales de las emisiones, sino también predecir la intensidad de los olores tal como las personas los perciben»
Los resultados mostraron que la nariz electrónica montada en un dron puede utilizarse para monitorizar el olor de las aguas residuales. Al analizar las mismas muestras de aire en pruebas de campo, 10 de las 13 mediciones de la nariz electrónica coincidieron con las valoraciones de un panel humano. Gracias a la movilidad del dron y a un algoritmo de inteligencia artificial, el equipo también elaboró un mapa de la concentración de olor en el tiempo y el espacio y, por primera vez, predijo la intensidad del olor a partir de mediciones realizadas con drones.
Marco afirmó: «Estamos muy satisfechos con los resultados, pero necesitamos más pruebas para que el dispositivo sea más fiable para su uso en una planta real». El equipo planea reducir el peso de la nariz electrónica y desarrollar un proceso estandarizado para este método. También quieren optimizar el dispositivo frente a la influencia de la temperatura, la humedad y otras condiciones ambientales que podrían afectar a la precisión.
«Este trabajo también puede ser relevante para otras instalaciones, como vertederos, plantas de compostaje o incluso grandes granjas de vacuno y porcino, que, como se sabe, generan todo tipo de olores desagradables»
«Cuantificar las emisiones de olor en las depuradoras es clave para minimizar su impacto en las comunidades cercanas. Las mediciones de olor en las depuradoras suelen realizarse con detectores olfatométricos de sulfuro de hidrógeno, caros y discontinuos, o con narices electrónicas fijas. Proponemos una nariz electrónica portátil y ligera, diseñada específicamente para monitorizar el olor en tiempo real en las depuradoras con ayuda de pequeños drones», señala el estudio.
La llamada nariz electrónica RHINOS permite medir los olores con una alta resolución espacial, y su precisión es solo ligeramente inferior a la de la olfatometría dinámica. El dispositivo se calibró con muestras de olor recogidas durante seis meses en una depuradora de España y se verificó en la misma depuradora tres semanas después de la calibración.
Los prometedores resultados confirman que la herramienta propuesta es adecuada para identificar las fuentes de olor con mayores emisiones, lo que puede servir como una guía útil para los responsables de la planta en el control y la eliminación del olor.
Las narices electrónicas, también llamadas matrices de sensores o sistemas instrumentales de monitorización de olores (IOMS), se consideran actualmente las herramientas más prometedoras para monitorizar los olores ambientales. Una nariz electrónica es un sistema de medición química basado en un conjunto de sensores químicos no específicos (normalmente entre 5 y 20) con sensibilidad adicional a una amplia gama de compuestos orgánicos volátiles y gases inorgánicos.
Los sensores más utilizados en la monitorización ambiental son los semiconductores de óxido metálico, aunque cada vez con más frecuencia los sistemas existentes incorporan sensores semiespecíficos adicionales (por ejemplo, celdas electroquímicas) para H2S (sulfuro de hidrógeno) o NH3 (amoníaco). Al considerar la mezcla de olores en su conjunto y no sus componentes individuales, el dispositivo puede correlacionarse mejor con la concentración de olor que cualquier otro método instrumental.
