A muchas personas les encanta visitar la costa, ya sea para disfrutar de los beneficios físicos de un baño estimulante o simplemente para relajarse en la playa y tomar el sol. Pero estos placeres simples que afirman la vida se arruinan fácilmente por la presencia de basura que, si persiste, puede tener un impacto negativo grave tanto en el medio ambiente local como en la economía.

Si estuvo cerca de la costa de Dubrovnik, Croacia, en septiembre de 2021, es posible que haya visto dos robots recorriendo el lecho marino en busca de escombros. En este equipo de dos, uno ha sido entrenado para reconocer los residuos y el otro para recogerlos en su cesta. Los robots se embarcaban en su misión inaugural y se probaban en un entorno del mundo real por primera vez para evaluar su capacidad para realizar ciertas tareas, como reconocer basura y maniobrar bajo el agua. "Creemos que nuestro proyecto es el primero que recolectará basura submarina de forma automática con robots", dijo el Dr. Bart De Schutter, profesor de la Universidad Tecnológica de Delft en los Países Bajos y coordinador del proyecto SeaClear.

Los robots son un ejemplo de las nuevas innovaciones que se están desarrollando para limpiar la basura submarina. Se cree que los océanos contienen entre 22 y 66 millones de toneladas de desechos, que pueden diferir en el tipo de un área a otra, donde alrededor del 94 por ciento se encuentra en el fondo marino. Los equipos de pesca desechados por los pescadores, como las redes, prevalecen en algunas zonas costeras, mientras que las botellas de plástico y vidrio se encuentran principalmente en otras, por ejemplo. "A veces también vemos material de construcción (en el agua) como bloques de hormigón o neumáticos y baterías de automóviles", dijo el Dr. De Schutter.

Cuando la basura ingresa a los océanos y mares, puede ser transportada por las corrientes a diferentes partes del mundo e incluso contaminar áreas remotas. Los animales marinos pueden verse afectados si tragan basura o quedan atrapados en ella, mientras que la salud humana también está en riesgo si pequeños pedazos terminan en nuestra comida. "Es un problema muy serio que debemos abordar", dijo la Dra. Fantina Madricardo, investigadora del Instituto de Ciencias Marinas-Consejo Nacional de Investigación (ISMAR-CNR) en Venecia, Italia y coordinadora del proyecto Maelstrom.

Actualmente se despliegan buzos humanos para recoger desechos en algunas áreas marinas, pero no es una solución ideal. Pero los buzos experimentados pueden ser difíciles de encontrar, mientras que la cantidad de tiempo que pueden pasar bajo el agua está limitada por su suministro de aire. Algunas áreas también pueden ser inseguras para los humanos, debido a la contaminación, por ejemplo. "Estos son aspectos que el sistema automatizado que estamos desarrollando puede superar", dijo el Dr. De Schutter. "(Será) mucho más eficiente, rentable y más seguro que la solución actual que se basa en buzos humanos".

Un equipo de robots buscadores de basura

El Dr. De Schutter y su equipo están construyendo un prototipo de su sistema para el proyecto SeaClear, que se compone de cuatro tipos de robots que trabajarán en colaboración. Una embarcación robótica, que permanece en la superficie del agua, actuará como centro proporcionando energía eléctrica a los otros robots y contendrá una computadora que es el cerebro principal del sistema. Los otros tres robots, dos que operan bajo el agua y un dron aéreo, estarán atados a la embarcación.

Un robot submarino será responsable de encontrar basura aventurándose cerca del fondo del mar para tomar escaneos de cerca usando cámaras y sonar. El dron también ayudará a buscar basura cuando el agua esté clara al volar sobre un área de interés, mientras que en áreas turbias, buscará obstáculos como barcos. El sistema podrá distinguir entre la basura y otros elementos en el fondo marino, como animales y algas, a través de inteligencia artificial. Se entrenará un algoritmo con imágenes de elementos que pueda encontrar, incluidas botellas de plástico y peces, para que aprenda a discernirlos e identificar la basura.

La recogida de basura correrá a cargo del segundo robot submarino, que recogerá los objetos trazados por sus compañeros. Equipado con una pinza y un dispositivo de succión, recogerá los desechos y los depositará en una canasta atada colocada en el fondo marino que luego será llevada a la superficie. "Hicimos algunas pruebas iniciales cerca de Dubrovnik, donde se depositó a propósito una botella de plástico y la recolectamos con un robot de agarre", dijo el Dr. De Schutter. "Tendremos más experimentos en los que intentaremos reconocer más piezas de basura en circunstancias más difíciles y luego las recogeremos con el robot".

Impacto en la limpieza submarina

El Dr. De Schutter y sus colegas creen que su sistema eventualmente podrá detectar hasta el 90 por ciento de la basura en el fondo marino y recolectar alrededor del 80 por ciento de lo que identifica. Esto está en línea con algunos de los objetivos de la Misión de la UE Restore Our Oceans and Waters para 2030, cuyo objetivo es eliminar la contaminación y restaurar los ecosistemas marinos mediante la reducción de la basura en el mar.

Cuando finalice el proyecto a fines de 2023, el equipo espera vender alrededor de diez de sus sistemas automatizados en los próximos cinco a siete años. Piensan que será de interés para los gobiernos locales en las regiones costeras, especialmente en las zonas turísticas, mientras que las empresas también pueden estar interesadas en comprar el sistema y brindar un servicio de limpieza o alquilar los robots. "Estas son las dos direcciones principales que estamos observando", dijo el Dr. De Schutter.

Perfeccionar los puntos críticos de basura

Otro equipo también está desarrollando un sistema robótico para hacer frente a la basura en el fondo marino como parte del proyecto Maelstrom. Sin embargo, su primer paso es identificar los puntos críticos bajo el agua donde se acumula la basura para que sepan dónde deben desplegarse. Diferentes factores, como las corrientes de agua, la velocidad a la que se hunde un artículo desechado en particular y las características subacuáticas, como los cañones, afectan el lugar donde se acumulará la basura. "Estamos desarrollando un modelo matemático que puede predecir dónde terminará la basura", dijo el Dr. Madricardo.

Su sistema robótico, que se está probando cerca de Venecia, está compuesto por una plataforma flotante con ocho cables que están conectados a un robot móvil que se desplazará por el fondo marino debajo de él para recoger los desechos en una caja, utilizando una pinza, un gancho o dispositivo de succión dependiendo del tamaño de la camada. La posición y orientación del robot se pueden controlar ajustando la longitud y la tensión de los cables e inicialmente será operado por un humano en la plataforma. Sin embargo, usando inteligencia artificial, el robot aprenderá a reconocer objetos y eventualmente podrá funcionar de manera independiente.

Reutilización de la basura subacuática

La Dra. Madricardo y sus colegas también tienen como objetivo reciclar toda la basura que se recoge. Un segundo robot se encargará de seleccionar los residuos recuperados y clasificarlos en función de su composición, como material orgánico, plástico o textiles. Luego, el proyecto se está asociando con socios industriales involucrados en el reciclaje de materiales para transformar lo que han recuperado.

Los plásticos de desecho sucios y mezclados son difíciles de reciclar, por lo que el equipo utilizó una planta de pirólisis portátil desarrollada en el marco del proyecto anterior marGnet para convertir el plástico de desecho en combustible para potenciar su tecnología de eliminación. Esto encaja con el objetivo de la UE de avanzar hacia una economía circular, donde los productos y materiales existentes se reutilicen durante el mayor tiempo posible, como parte de la Estrategia Europea de Plásticos y Green Deal. "Queremos demostrar que realmente se puede intentar reciclar todo, lo cual no es fácil", dijo el Dr. Madricardo.

Aprovechamiento de burbujas para limpiar ríos

La Dra. Madricardo y sus colegas también están desarrollando una segunda tecnología enfocada en eliminar la basura que flota en los ríos para que pueda ser interceptada antes de que llegue al mar. Se creará una cortina de burbujas, llamada barrera de burbujas, bombeando aire a través de un tubo perforado colocado en el fondo de un río, que produce una corriente ascendente para dirigir la basura hacia la superficie y, finalmente, hacia las orillas, donde se recoge. .

El sistema ha sido probado en canales en los Países Bajos y actualmente se está probando en un río al norte de Oporto en Portugal, donde se espera que se implemente en junio. “Es una idea simple que no tiene impacto en la navegación (de embarcaciones)”, dijo el Dr. Madricardo. “Creemos que tampoco tendrá un impacto negativo en la fauna, pero lo comprobaremos”.

Aunque las nuevas tecnologías ayudarán a abordar la basura submarina, la Dra. Madricardo y su equipo también tienen como objetivo reducir la cantidad de desechos que terminan en los cuerpos de agua en primer lugar. Por lo tanto, el proyecto Maelstrom implica esfuerzos de divulgación, como campañas organizadas de limpieza costera, para informar e involucrar a los ciudadanos sobre lo que pueden hacer para limitar la basura marina. "Realmente creemos que se necesita un cambio (en la sociedad)", dijo el Dr. Madricardo. "Hay tecnologías (disponibles) pero también necesitamos hacer un esfuerzo colectivo para resolver este problema".