Una nariz electrónica identifica maderas para combatir la extracción ilegal

Científicos del Instituto de Química de la Universidad de São Paulo (IQ-USP), en Brasil, desarrollaron “narices electrónicas” capaces de identificar y clasificar –por el olor– distintos tipos de maderas y de plásticos, y de detectar precozmente la contaminación de naranjas por hongos.

Algunos de estos dispositivos se elaboraron en el marco del proyecto “Nuevos polímeros conjugados para células solares y narices electrónicas”, que contó con el apoyo de la FAPESP.

“La tecnología es sumamente sencilla y barata, y tiene diversas aplicaciones”, declaró Jonas Gruber, docente del IQ-USP y coordinador del proyecto, a Agência FAPESP.

Las “narices” están formadas por un conjunto de sensores de gases que alteran la conductividad eléctrica de algunos de los materiales en que están elaboradas (entre éstos, polímeros conductores, un tipo de plástico), a medida que interactúan con vapores de sustancias volátiles tales como aminas, alcoholes, cetonas y compuestos aromáticos.

La variación de la conductividad eléctrica del conjunto genera una señal eléctrica específica, que se convierte luego en señal digital. Un software de computadora lee dicha señal y en cuestión de segundos identifica qué tipo de sustancia volátil está en contacto con el dispositivo.

“Dependiendo de la naturaleza del gas que entra en contacto con el material polimérico de los sensores, la nariz electrónica tiene una respuesta distinta”, explicó Gruber.

Un logro en especial hizo posible el desarrollo de estas narices. El investigador y su grupo del IQ-USP sintetizaron y caracterizaron nuevos polímeros conductores derivados de dos tipos específicos de polímeros, los poli-p-fenilenovinilenos (PPV) y los poli-p-xililenos (PPX), para los construir sensores.

“Fuimos los primeros que empleamos PPV en sensores de gases”, dijo Gruber. “Las ventajas son el bajo costo de producción y de consumo de energía y la facilidad de variar las características de los dispositivos mediante la introducción de cambios estructurales en las cadenas poliméricas.”

La técnica de construcción de los sensores que emplearon los científicos consiste en depositar un filme de polímero conductor de centenas de nanómetros (la milmillonésima parte de un metro) de espesor sobre una placa del tamaño de un chip de celular, con dos electrodos metálicos interdigitados (entrelazados, pero sin contacto entre ellos), de modo tal de formar un filme que conecta a ambos.

Con la exposición a vapores de una sustancia volátil, se altera la resistencia eléctrica del filme. “Cada sensor cuesta un real, y en promedio empleamos entre cuatro y siete sensores en las narices electrónicas”, dijo Gruber.

La identificación de las maderas

Uno de esos dispositivos se desarrolló con el objetivo de detectar y clasificar distintos tipos de maderas. La idea es que pueda utilizárselo en acciones de inspección y combate contra la extracción ilegal de maderas de especies de árboles amenazadas de extinción en las selvas tropicales brasileñas.

Suele ser difícil distinguir maderas cuya explotación está prohibida, como en los casos de la caoba de hoja grande (Swietenia macrophylla) y otras similares como la del cedro americano (Cedrela odorata), cuya explotación sí está permitida.

Como ambas especies son similares, termina extrayéndose caoba que se vende por cedro, explicó Gruber.

“Al observar los árboles de caoba y de cedro es posible diferenciarlos. Pero una vez talados sólo se logra distinguirlos mediante análisis histológicos [de los tejidos vegetales] que debe hacer un botánico en laboratorio”, dijo.

La nariz electrónica facilita el trabajo de identificación de éstos y de otros tipos de madera –tales como la imbuia (Ocotea porosa) y la canela-preta (Ocotea catharinensis). Se necesita tan sólo raspar un fragmento del tronco para que exhale compuestos volátiles que son identificados en menos de un minuto por el conjunto de sensores.

“Como el cedro y la caoba son especies distintas y pertenecen a géneros diferentes, la nariz electrónica es capaz de detectarlos con un 100% de eficacia”, dijo el investigador. “En tanto, en el caso de la canela-preta y de la imbuia –maderas de especies diferentes, pero que pertenecen al mismo género–, la dificultad es un poco mayor. De todos modos el índice de eficacia es del 95%.”

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