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La tecnología nuclear permite optimizar la gestión del agua a través de los isótopos moleculares

El Día Mundial del Agua se celebra desde 1993 por iniciativa de las Naciones Unidas para concientizar sobre la importancia de cuidar un recurso tan esencial como limitado. La CNEA aporta los avances de la tecnología nuclear para hacer el mejor uso del agua.


Según datos de la ONU, la escasez de agua afecta a más del 40% de la población mundial y se prevé que ese porcentaje aumente. Se calcula que 2.200 millones de personas no tienen acceso al agua potable. Se trata de una de cada tres, mientras dos de cada cinco no cuentan con una instalación básica para lavarse las manos con agua y jabón.

¿Cómo administrar este recurso en forma eficiente? La Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA) aporta una tecnología nuclear para optimizar la gestión del agua. Se trata de la hidrología isotópica, que permite analizar ciertos isótopos de las moléculas del agua para obtener información detallada sobre ella.

Cada fuente de agua es única y esos isótopos son como la huella digital que la identifica (huella isotópica). Sirven para rastrear el origen, antigüedad, velocidad y la dirección de flujo de las aguas de un curso superficial o subterráneo. También si ese curso se recarga, está contaminado o si se conecta con otros acuíferos.

“Los isótopos son marcadores que existen en el agua y nos permiten entender, cuantificar y cualificar los procesos en los que ésta se encuentra presente. Entre otras cosas, permiten responder tres preguntas fundamentales: de dónde viene esa agua, a dónde va y cuánto tarda en llegar”, explica el doctor en Química y licenciado en Oceanografía Daniel Cicerone, gerente de Gestión Ambiental de la CNEA.

El experto pone como caso de estudio la implementación de la tecnología, con el apoyo del Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA), en las cuencas Uspallata y Yalguaraz de la provincia de Mendoza. Los estudios en curso contribuyen a una mejor planificación territorial; en particular evaluando la disponibilidad y calidad del recurso agua y, por ende, la sostenibilidad de distintos tipos de proyectos (turísticos, residenciales o mineros) con potencialidad de desarrollo en el área.

“El conocimiento del origen del agua permite evaluar la estabilidad de la fuente de provisión. Para nuestro caso de estudio, la fuente de agua nívea en Cordillera de los Andes es el aporte más relevante de la recarga de agua superficial y subterránea de las cuencas Uspallata y Yalguaraz; siendo menor la de glaciares y casi despreciable la de agua de lluvia líquida. Cada fuente tiene su propia dinámica de formación y erogación del recurso. La edad del agua, determinada a partir de esta tecnología, contribuye a la evaluación de esta dinámica, la cual se ve alterada por fenómenos globales como el cambio climático; y, la ocupación del territorio. Por caso, la recuperación del agua que proviene de glaciares tiene tiempos geológicos”, dice Cicerone.

También cuenta que es importante conocer hacia dónde va el agua, porque hay otros usuarios que la necesitan más adelante en su recorrido y hay que garantizar que la reciban y que cuando les llega no esté contaminada. “Por otra parte, saber cuánto tarda en llegar es un dato que revela que tan disponible está esa agua. Si lo hace con rapidez significa que a su vez se renueva rápido y que hay mucha disponibilidad”, detalla el experto.

Por otro lado, si en un acuífero se encuentra agua antigua significa que no se renueva o que lo hace muy lentamente. Si se la utiliza en forma intensiva está condenada a agotarse.

El proyecto de Hidrología Isotópica de CNEA, coordinado por la licenciada Gabriela Davite, cuenta con un laboratorio y grupos profesionales y técnicos de diversas gerencias, capacitados para la implementación de esta tecnología ante distintos requerimientos. Este proyecto ha contribuido a fundamentar el diseño de la ingeniería de remediación de sitios de la minería del uranio en las provincias de Córdoba (Los Gigantes, mina de uranio que dejó de funcionar en 1990) y Mendoza (San Rafael).

Los isótopos, la “firma” que permite rastrear el movimiento del agua por todo su ciclo

Los átomos de un elemento químico poseen un determinado número de electrones y de protones. Sin embargo, pueden contar con diferentes cantidades de neutrones en su núcleo. Los isótopos de un elemento son átomos con el mismo número de protones, pero con un número diferente de neutrones, y en consecuencia con una masa atómica distinta. Pueden ser radioactivos o estables.

La cantidad y proporción de los diferentes isótopos en la muestra de un elemento constituyen su firma isotópica. Esta firma es como una huella dactilar única. Y el agua tiene la suya.

Las técnicas isotópicas sirven para sacar esa huella. Eso se hace midiendo la cantidad y proporción de los diferentes isótopos en una muestra de agua. Así se obtiene información, por ejemplo, sobre la edad y la calidad de los cuerpos de agua, si están contaminados y de dónde proviene esa contaminación. Esa huella también permite rastrear el movimiento del agua por todo su ciclo, desde la evaporación, la lluvia y su escurrimiento hasta su regreso al océano.

La hidrología isotópica se vale de isótopos estables, que no emiten radiación, y también de isótopos inestables o radiactivos. Cada molécula de agua (H2O) está formada por dos átomos de hidrógeno (H) y uno de oxígeno (O). Pero no todos esos átomos son iguales: algunos isótopos son más livianos y otros más pesados. Los científicos miden esas diferencias de pesos en las muestras de agua con equipos de gran precisión.

Cuando el agua de mar se evapora, las moléculas con isótopos más ligeros suelen ascender primero y formar nubes con ciertas firmas isotópicas. Las moléculas de agua contenidas en esas nubes después caen en forma de lluvia. Las primeras en caer son las moléculas de agua con isótopos más pesados. Después caen las que tienen isótopos más ligeros. El agua de la lluvia va a los lagos, los ríos y los acuíferos. Los científicos miden las relaciones entre los isótopos pesados y los ligeros en esas masas de agua y así pueden entender el origen y el movimiento del agua.

Cuando el agua de un acuífero es “antigua”, su flujo es más lento y la recarga es más lenta. En cambio, cuando es joven se renueva con mayor rapidez a través del agua de lluvia, aunque es más susceptible a la contaminación y a los cambios de las condiciones climáticas.

Para estimar la edad de los recursos hídricos también se utilizan algunos radioisótopos naturales presentes en el agua, como el tritio y el carbono 14, que decaen con el paso del tiempo. Cuanto más altos son sus niveles, más joven es el agua, y cuánto más bajos, más antigua. El tritio sirve para datar el agua más nueva, que no supera los 60 años de antigüedad y el carbono 14, la que tiene hasta 40.000 años. Mientras tanto, el kriptón 81 se utiliza para el agua que llegó al millón de años.

Por otra parte, cuando el agua está contaminada se puede determinar el origen del contaminante a través del estudio de su composición química e isotópica. En función de las diferencias de peso entre los isótopos, por ejemplo, se puede determinar si el ion nitrato, un contaminante común compuesto de nitrógeno y oxígeno, es de origen cloacal o si proviene de fertilizantes.

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