Un equipo de investigadores del Universidad de Warwick, en el Reino Unido, ha dado un paso importante en la lucha contra la contaminación atmosférica al diseñar una innovadora herramienta matemática capaz de anticipar cómo se desplazan y comportan las nanopartículas en el aire. Este avance llega en un momento clave, pues en 2021 se estimó que aproximadamente 8,1 millones de personas en todo el mundo fallecieron debido a la inhalación de partículas tan diminutas que logran evadir las defensas naturales del cuerpo.
La dimensión del problema
Las nanopartículas —que incluyen restos de hollín, polvo, polen, microplásticos e incluso virus— flotan constantemente en la atmósfera. Dada su extremada pequeñez, pueden penetrar profundamente en los pulmones e incluso acceder al torrente sanguíneo. Hasta ahora, los modelos científicos más usados para predecir su comportamiento asumían que esas partículas tenían forma esférica, una aproximación que simplifica los cálculos pero que pasa por alto la diversidad real en la geometría de los contaminantes. Como resultado, esos modelos corrían el riesgo de no capturar con exactitud cómo se distribuyen o acumulan los distintos tipos de partículas que más afectan la salud pública.
La innovación del modelo
Motivados por la necesidad de superar esas limitaciones, los científicos de Warwick dirigidos por Duncan Lockerby adoptaron un nuevo enfoque. Su modelo incorpora un “tensor de corrección”, una fórmula matemática diseñada para evaluar las fuerzas y resistencias que enfrentan partículas con formas variadas —no solo esferas— al moverse por el aire. En la práctica, esta herramienta adapta conceptos clásicos desarrollados por el físico John Cunningham y por el premio Nobel Robert Millikan, quienes trabajaron con esferas, extendiéndolos para cubrir todas las geometrías posibles. El equipo puso a prueba el modelo comparando sus predicciones con datos de laboratorio y cálculos convencionales para esferas, discos delgados y esferoides, logrando un margen de error inferior al 4 % en el caso de las esferas.
Aplicaciones y relevancia práctica
Este nuevo modelo tiene múltiples utilidades. Ya disponible como código para Matlab, puede emplearse globalmente en laboratorios e industrias para anticipar cómo se dispersan los contaminantes urbanos, cenizas de incendios, humo y microplásticos en la atmósfera. Asimismo, sus autores sugieren que podría servir como base para mejorar los sistemas de monitoreo de calidad del aire, para desarrollar nuevas regulaciones ambientales y para diseñar tecnologías más seguras que consideren el movimiento real de partículas ambientales. Aunque reconocen que aún quedan por validar partículas con formas extremas o escenarios en los que actúan múltiples partículas simultáneamente.
Impacto para la salud ambiental
Desde el punto de vista de la salud pública, este avance cobra gran importancia: al contar con predicciones más precisas sobre dónde y cómo se acumulan partículas tóxicas en el aire, se podrán establecer alertas, intervenciones y regulaciones más eficaces. Lockerby enfatiza que los hallazgos representan «un avance importante tanto para la salud ambiental como para la ciencia de aerosoles». En definitiva, el desarrollo de este modelo matemático marca un nuevo hito en la investigación sobre contaminación aérea, ofreciendo herramientas más sofisticadas para comprender y mitigar un riesgo global.
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