La lucha de una adolescente por eliminarlos

07 dic 2020

Ann Du - Cortesía.

Anna Du tiene amor por el mar y la fauna marina. Paseando por la playa de Castle Island en South Boston, descubrió que la insensatez de los desperdicios del consumo humano terminaba ahogando el océano y sus criaturas. “Me di cuenta de que había muchos plásticos en la arena, traté de recoger algunos, pero parecía haber muchos más, y parecía imposible limpiarlo todo”. Por entonces era una estudiante de sexto grado de Andover, Massachusetts.

“Siempre me interesó el medio ambiente: vivir en Andover significa estar rodeado de naturaleza en todo momento, lo que contribuyó a mi amor por ella. Tan pronto como me enteré de este problema masivo, comencé a investigar más sobre él para ver si podría entenderlo más y quizás crear una solución para él. Aprendí cómo estos plásticos se esparcen por todo el océano, a través de procesos conocidos como biomagnificación y bioacumulación, que causan una gran catástrofe en el ecosistema y potencialmente alteran el delicado equilibrio en el medio ambiente. Pero pronto me di cuenta de que esto también afectaría las vidas humanas. A medida que los microplásticos se extiendan por la red alimentaria mundial, también nos causarán una multitud de problemas de salud. Por eso diseñé un ROV que puede identificar microplásticos en el fondo del océano”.

Al interesarse en el tema, detectó que la mayor amenaza para la vida marina eran los microplásticos, unas diminutas partículas de plástico apenas visibles a simple vista, pero que contaminan los ecosistemas acuáticos de todo el mundo y ponen en peligro la fauna y nuestra propia salud.

Decidió entonces, con tan solo 12 años, aventurarse en el desarrollo de un dispositivo submarino que utiliza luz infrarroja para detectar microplásticos nocivos para el océano. Anna logró crear un ROV sumergible, un vehículo operado remotamente, que utiliza infrarrojos para detectar microplásticos en el océano.

Eligió el infrarrojo no sólo porque es más económico, también porque esta técnica también ayuda a los científicos a distinguir los microplásticos de otros materiales no peligrosos bajo el agua sin tener que enviar muestras a un laboratorio.

La pasión de Anna por la ciencia, la tecnología y el medio ambiente es intensa y la llevó a los 13 años a presentarse al Desafío de Jóvenes Científicos 3M de 2018 ‘Discovery Education’, del que fue finalista.

Se trata de concurso de excelencia en ciencia por excelencia organizado cada año por Discovery Education y 3M para jóvenes científicos que sean estudiantes del quinto al octavo grado. Por este programa, los jóvenes innovadores tienen la oportunidad excepcional de trabajar estrechamente con un mentor científico de 3M, concursar para ganar u$s 25.000 y obtener el título de “Mejor Joven Científico de EEUU”.

Para participar en el desafío, estudiantes de 12 a 14 años de todo EEUU, envían vídeos describiendo su  invención o idea para resolver un problema cotidiano. Los jueces seleccionan 10 finalistas entre cientos de solicitantes y los finalistas trabajar cada uno con un mentor de 3M para desarrollar proyectos.

Anna Du se ganó la atención por su “ROV inteligente basado en infrarrojos para identificar y limpiar microplásticos de ambientes marinos” que busca luchar contra el desafío anual de 8 millones de toneladas métricas de plásticos que son vertidas al océano cada año. Este plástico alerta Anna “se hunde de forma permanente en el fondo del océano, haciendo virtualmente imposible su limpieza”.

Anna con su Rov - Cortesía Anna Du.

De los millones de toneladas de plástico que se arrojan cada año a los océanos, entre el 15 y el 30% son microplásticos, según datos de la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza (UICN).Estos desechos marinos nunca se biodegradan completamente. En su lugar, las olas y la luz del sol lo van triturando en trozos cada vez más pequeños y más peligrosos ya que facilitan si ingestión por parte de los animales marinos y a través de éstos por los humanos.

Algo que estimula la preocupación de Anna por contribuir a solucionar el problema: “Algunos peces pueden consumir los microplásticos y esos peces se incorporan a la cadena alimentaria, en todo el ecosistema mundial y, en última instancia, terminarán en nuestros platos, causando potencialmente un gran problema de salud a medida que las toxinas se acumulan en nuestros cuerpos”.

Una investigación presentada en la Semana Europea de Gastroenterología (2018) mostró microplásticos en los intestinos de habitantes de países tan diversos como Japón, Reino Unido o Austria. Se trata de un  problema de alcance global.

El mayor problema de su toxicidad parece provenir de sus componentes, los aditivos que puedan tener y los contaminantes que absorben. Un dato alarmante es el hallazgo de componentes plásticos, ya sean monómeros como el bisfenol-A o aditivos como los ftalatos y parabenos en la orina de los niños. Esos  elementos que pueden tener efectos graves sobre la salud, especialmente en el sistema hormonal, ya que pueden alterar el funcionamiento endocrino, según los expertos.

Recientemente, ha habido investigaciones científicas que demuestran que los microplásticos se correlacionan con muchos problemas de salud, como daño pulmonar y cardíaco, cáncer e incluso mutaciones genéticas.

AYUDAR AL MUNDO

Cuando se le pregunta A Anna Du, ¿por qué participó del Young Scientist Challenge? no duda: “Estaba buscando un lugar ideal que pueda ayudar a incubar mi idea, que creo que puede ayudar potencialmente al mundo y me ayuda a conseguir mentores del grupo de científicos e ingenieros talentosos de 3M”.

Para la talentosa adolescente, su invento favorito de los últimos 100 años “es el circuito semiconductor de silicio. Esto se debe a que es omnipresente y se encuentra en todas partes en nuestras vidas modernas, como en: tabletas, teléfonos, computadoras y otros dispositivos electrónicos e incluso médicos, incluidos sensores y plataformas de microcontroladores como los que uso en mi ROV”.

Pero su mirada no está en el pasado sino en el futuro: “Espero ser ingeniera porque amo el océano y los animales marinos, y quiero hacer algo para ayudar. En el futuro, con mi ingeniería, espero poder salvar a la gente con todos mis inventos”.

En lo inmediato sus sueños tienen que ver con “poder mapear espacialmente dónde se están acumulando los microplásticos… espero usar estos mapas espaciales para ayudar a crear un plan para limpiar los microplásticos en el fondo del océano priorizando lo que es más peligroso para el medio ambiente”. Y además lograr crear una máquina que también pueda recoger el plástico que encuentre, con el objetivo de hacer “la máquina más eficiente para limpiar plásticos”.

Pero su gran sueño es contribuir a hacer un mundo mejor: “en el futuro, con mi ingeniería, espero poder salvar a la gente con todos mis inventos”.

Para Anna es importante que la gente conozca cómo los plásticos afectan nuestro planeta. Por eso escribió un libro (a los 14 años!!) titulado “Los microplásticos y yo”: “Es que la contaminación plástica tendrá muchos efectos perjudiciales futuros sobre el medio ambiente. Los plásticos no solo alterarán el delicado equilibrio del ecosistema marino, sino que también tendrán muchos efectos potencialmente peligrosos para la salud humana. Cuando la contaminación plástica ingresa al medio ambiente, antes de descomponerse, tienen el potencial de atrapar o estrangular a los animales. Sin embargo, a medida que estas piezas más grandes se descomponen en microplásticos, representan un peligro aún mayor para el medio ambiente”.

LA DEUDA DEL SUBDESARROLLO

Desde los países de menor desarrollo vale la pena escuchar a Anna Du acerca del proceso que tuvo que realizar para alcanzar su logro, porque no solo muestra su valía personal, su talento y su capacidad de trabajo, sino por contraste todo lo que falta por hacer en favor de sus ciudadanos por parte de los Estados y los gobiernos de las regiones menos desarrolladas del Planeta.

“Para crear mi ROV, tuve que aprender muchos campos diferentes de ciencia, ingeniería y matemáticas, que aún no se habían enseñado en la escuela. Para hacer esto, pasé mucho tiempo en mi biblioteca local y en los laboratorios de creación, así como un tiempo considerable escribiendo a varios científicos e ingenieros en mi área, quienes potencialmente podrían servir como mentores clave. Si bien muchos de estos expertos no tuvieron mucho tiempo para estar conmigo, casi todas las personas a las que escribí respondieron y me ofrecieron algunas palabras de aliento. Varios de ellos han pasado mucho tiempo conmigo durante los últimos dos años, y por eso estoy muy agradecido.

Al principio, mi ROV tenía la forma de un cubo, pero finalmente, a través de prueba y error, agregué patas en la parte inferior para hacerlo más resistente. Uno de mis mentores, del MIT, me recomendó alargar los brazos también para tener una mejor maniobrabilidad. También dediqué una gran cantidad de tiempo a investigar por mi cuenta cómo crear los programas necesarios para ejecutar mi sistema de detección, principalmente a través de prueba y error. Tenía algunos conocimientos básicos en Python, pero para programar mis sistemas, necesitaba usar bibliotecas y ciertos entornos de codificación con los que nunca había trabajado antes. En particular, las numerosas herramientas de análisis y aprendizaje profundo que utiliza la plataforma Tensorflow.

Después de experimentar mensaje de error tras mensaje de error, en el transcurso de muchos meses antes de cada feria de ciencias, finalmente pude dominar el software y ahora tengo un sistema de alta precisión que puede lograr precisiones promedio superiores al 90%. Para incorporar datos de sensores, primero observé varios factores ambientales en el océano que podrían causar o estar asociados con la agregación de partículas. Elegí incorporar una amplia variedad de sensores resistentes que pudieran integrarse fácilmente con un microcontrolador de bajo consumo y un sistema de almacenamiento de datos. Los sensores incluían temperatura, presión, turbidez, giroscopios, intensidad de luz y varios más. Además, con el fin de incorporar un módulo de espectrografía de bajo costo, aprendí cómo construir mi propia PCB personalizada que contiene una serie de luces infrarrojas y una cámara infrarroja. También dediqué una cantidad considerable de tiempo a aprender a impermeabilizar componentes individuales, lo que ha sido un gran desafío. Sigo modificando mi sistema a medida que aprendo más sobre cómo realizar mejoras. Tengo la esperanza de hacer que el sistema sea más pequeño, más eficiente energéticamente y optimizado y, finalmente, completamente autónomo.

Uno de los mayores obstáculos que enfrenté fue entrenar las redes neuronales utilizadas por mi sistema de detección. Crear un sistema artificialmente inteligente no se trata solo de escribir un programa; el sistema necesita aprender, como un ser humano, utilizando una cantidad considerable de información del mundo real. En el caso de mi sistema, las muestras necesarias para entrenar el modelo correctamente están en decenas de miles de puntos de datos individuales. Pero a diferencia de un humano, una máquina no tiene años para aprender estas cosas. Necesitaba aprender a crear conjuntos de datos para entrenar mi sistema para lograr una precisión lo suficientemente alta, de modo que el sistema pudiera funcionar en un entorno oceánico real, con un mínimo de falsos positivos. Aprendí que el proceso de obtener un volumen suficientemente grande de “big data” de alta calidad es una tarea bastante difícil.

Sin conocimiento y educación de excelencia el combate contra la pobreza está perdido desde el inicio.  Y el desarrollo también.