Por todo el mundo, existen varios sitios que presentan suelos contaminados. Los suelos pueden contaminarse ya sea por compuestos naturales, metálico sintéticos, orgánicos o minerales.
A medida que la populación incrementa, la presión por remediar tierras contaminadas se eleva. Pero, la sola barrera que existe para remediar suelos es la falta de opciones de evaluación rentables. Por lo tanto, los investigadores buscan nuevas tecnologías (o combinaciones de tecnologías) para permitir que el proceso de remediación se lleve a cabo de forma rápida y fácil.
El profesor David C. Weindorf —del Departamento de ciencias de los vegetales y suelos de la Universidad tecnológica de Texas (TTU)—, y el profesor asistente Somsubhra Chakraborty —del Instituto Indio de tecnología en Kharagpur, India— descubrieron una solución analítica de suelos portátil y rentable que combina datos a partir de dos tecnologías: la reflectancia difusa del infrarrojo cercano visible (Vis-NIR) y la fluorescencia de rayos X (XRF).
Su modelo predecible puede relacionar el espectro de reflectancia difusa a partir del Vis-NIR con los datos de elementos proporcionados por la tecnología XRF. A continuación se muestra cómo funciona:
Comprender la relación entre los análisis de suelos por la tecnología Vis-NIR y la XRF
Para aquellas personas que desconocen estas tecnologías, la reflectancia difusa del infrarrojo cercano visible (Vis-NIR) emite luz visible e infrarroja cercana en los suelos (tal como lo hace una linterna). Parte de la luz es reflejada de retorno a la sonda de contacto y transportada a través de un cable de fibra óptica al espectrorradiómetro que se alberga en la parte posterior, donde la longitud de las ondas de la luz reflejada son determinadas de forma precisa de 350 a 2500 nm en intervalos de 1 nm.
Por separado, el analizador XRF reúne los datos de elementos en un escaneo complementario. Después, los algoritmos de aprendizaje automático (p. ej., regresión forestal aleatoria, árbol de regresión potenciado) se utilizan para combinar los conjuntos de datos a fin de prever el analito de interés.
Esencialmente, el espectro Vis-NIR se utiliza como dato de modelado primario, mientras que los datos de elementos por XRF son agregados al modelo como datos de entrada auxiliares. Combinar el modelado de datos de esta manera ha demostrado repetidamente que es más preciso que cualquiera de los sensores aislados.
Las capacidades de detección de las dos tecnologías son complementarias. La tecnología Vis-NIR es muy sensible a la humedad y componentes de carbón orgánicos. Por otra parte, la tecnología XRF, otorga una detección consistente para una variedad de elementos que tienen implicaciones medioambientales/agronómicas (p. ej., elementos esenciales de plantas o metales pesados).
Estas metodologías han sido aplicadas a nivel mundial en diversos entornos, desde minas de oro y rellenos sanitarios hasta derrames de petróleo y terrenos baldíos.
Un descubrimiento ganador
Sin duda, este descubrimiento no ha pasado desapercibido. En el año 2018, los doctores Weindorf y Chakraborty ganaron una patente para determinar las propiedades de una muestra de suelo usando la reflectancia difusa del infrarrojo cercano visible (Vis-NIR) y la fluorescencia de rayos X (XRF). Asimismo, cuentan varias otras patentes activamente en revisión asociadas a las tecnologías y avances respectivos.
Su trabajo ha sido presentado en muchas publicaciones científicas y ha llevado a colaboraciones activas con el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los EE.UU. y la NASA. A continuación, se mencionan dos grandes estudios:
- Development of a Hybrid Proximal Sensing Method for Rapid Identification of Petroleum Contaminated Soils [Esp. Desarrollo de un método de detección proximal híbrido para la identificación rápida de suelos contaminados con petróleo]
- Synthesized Use of Vis-NIR DRS and PXRF for Soil Characterization: Total Carbon and Total Nitrogen [Esp. Uso sintetizado de la tecnología DRS Vis-NIR y XRF portátil para caracterizar suelos: índice total de carbono e índice total de nitrógeno]
No obstante, ¿cuál fue el instrumento XRF que el Dr. Weindorf utilizó para su investigación? Nos enorgullece poder revelar que es nuestro más preciado analizador XRF portátil Vanta™.
Visualice el siguiente video de la Universidad tecnológica de Texas en donde el Dr. Weindorf explica cómo el analizador XRF Vanta y el espectrómetro Vis-NIR pueden trabajar juntos para ayudar a los investigadores a entender mejor el entorno que nos rodea.
Video proporcionado por cortesía del Dr. David Weindorf.
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Dr. Weindorf (izq.) y su estudiante de doctorado Autumn Acree (der.) analizan el suelo con los analizadores XRF portátiles Vanta en Rumania.
Conozca más sobre los análisis de suelos y medioambientales con la tecnología XRF a partir de nuestra publicación «Analizador Vanta para la evaluación medioambiental».
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