Los investigadores del CSP ARC han diseñado un prototipo de dispositivo ultrasónico que permite prevenir el crecimiento excesivo de cianobacterias (algas azul-verdes), que producen toxinas peligrosas que amenazan para la salud humana y la vida acuática. El desarrollo tiene una serie de ventajas en comparación con los análogos importados y posiblemente pueda utilizarse para limpiar los embalses de las ciudades rusas.
La «floración» de cianobacterias es un problema urgente para muchos embalses de Rusia y en el resto del mundo. La «floración» masiva de estas algas contamina y envenena fuertemente una masa de agua; incluyendo las toxinas liberadas por las cianobacterias. En cualquier contacto con el agua dentro de la zona contaminada, el cuerpo humano puede estar expuesto a graves impactos negativos producidos por las cianotoxinas (enfermedades de la piel, el hígado y otros órganos, hasta resultados fatales). Los últimos estudios médicos han demostrado que el consumo a largo plazo de agua que contiene incluso un mínimo porcentaje de cianotoxinas puede servir de impulso para el desarrollo de las enfermedades de Parkinson y Alzheimer.
Es bastante difícil limitar la propagación de las cianobacterias, especialmente si el embalse está muy contaminado con aguas residuales industriales, agrícolas, municipales y de otras empresas, que contienen una cantidad excesiva de elementos biogénicos, especialmente fósforo y nitrógeno. Incluso con la eliminación de las actividades económicas en las proximidades de la zona acuática, se necesitará un largo periodo para restaurar la masa de agua. Además, el uso de productos químicos mortales para las cianobacterias también es peligroso para los seres humanos y los habitantes de los embalses. Por ello, grupos científicos de todo el mundo se enfrentan a la tarea de encontrar medios eficaces y respetuosos con el medio ambiente para combatir los peligrosos microorganismos.
"Hemos desarrollado varios tipos de instalaciones que, con la ayuda de ondas ultrasónicas de baja intensidad, pueden prevenir el crecimiento excesivo de cianobacterias tóxicas en los embalses. Los experimentos sobre su uso en los estanques de la ciudad de San Petersburgo han demostrado que la masa de cianobacterias se ha reducido casi 10 veces", afirma Vladimir Rybakin, jefe del laboratorio de problemas complejos de limnología del CSP ARC.
Los científicos explican que los ultrasonidos (ondas sonoras a frecuencias superiores a las que percibe el oído humano) son un factor de estrés para las cianobacterias tóxicas. En respuesta, sus mecanismos de protección se activan, provocando un engrosamiento de la membrana mucosa circundante y de las paredes celulares. Esto lleva a la imposibilidad de las bacterias de interactuar con su entorno y a la interrupción de sus procesos metabólicos. El resultado es una extinción masiva de las cianobacterias.
La idea misma de utilizar los ultrasonidos como medio para combatir los microorganismos que envenenan las masas de agua no es nueva: los primeros dispositivos ultrasónicos para la protección contra el "florecimiento" de las cianobacterias en los embalses comenzaron a desarrollarse en Bélgica, luego en Corea del Sur, en los Estados Unidos y actualmente se aplican con éxito en muchos países. Sin embargo, el análogo ruso tiene ciertas ventajas en una serie de indicadores, métodos de aplicación y soluciones tecnológicas.
"Los análogos importados se instalan cerca de la orilla de la masa de agua y pueden ser apagados o dañados por la gente que pasa por allí. La peculiaridad de los dispositivos extranjeros es que los ultrasonidos se propagan solo en una dirección con respecto a la fuente. Nuestro dispositivo ultrasónico autónomo debe colocarse en el centro del embalse, a poca profundidad. Puede funcionar durante aproximadamente un mes gracias a las baterías recargables y los paneles solares. Además, este sistema genera ondas ultrasónicas en todas las direcciones, lo que permite ampliar el área de su funcionamiento efectivo. Es más, el coste de una instalación nacional será menor que el de un análogo importado", explica Vladimir Rybakin.
El primer dispositivo nacional, una estación autónoma, se montó de Consorcio «Okeanpribor de San Petersburgo. Este desarrollo se basó en años de investigación de laboratorio y de campo a largo plazo realizados en ICL ARC bajo la supervisión del académico V.A. Rumyantsev. La gama de frecuencias de funcionamiento del dispositivo oscilaba entre 20 y 250 kHz. El dispositivo funcionaba con una batería recargable y una batería solar.
El desarrollo ha sido probado en dos estanques del Parque de la Victoria de Moscú en San Petersburgo durante varios meses. Debido a la intensidad relativamente débil de la señal ultrasónica utilizada (inocua para los peces, pájaros y otros habitantes del estanque), la estación autónoma llevaba implícitas ciertas restricciones en cuanto al ámbito de aplicación; sin embargo, en el caso de los estanques grandes, se pueden utilizar varios dispositivos de este tipo simultáneamente.
Ahora los investigadores trabajan en un nuevo proyecto de instalación ultrasónica estacionaria, que se colocará en el centro del embalse y se alimentará con la corriente de una fuente de 12 voltios a través de un cable tendido en el fondo del embalse. Se han probado con éxito varias disposiciones de este dispositivo. En el futuro, los científicos también planean averiguar la eficacia de los ultrasonidos son eficaces en otros tipos de cianobacterias.
La autoridad de la cuenca hidrográfica de Nevsko-Ladozhskoye (que forma parte de la Agencia Federal de Recursos Hídricos de Rusia) se ha interesado por la tecnología de los científicos. Los especialistas de la autoridad estatal (la agencia estatal) expresaron su interés en aplicar (introducer) los métodos de lucha contra la "floración" de los embalses, desarrollados en el ICL ARC - CPS ARC, en el territorio del noroeste de Rusia y, en particular, en San Petersburgo.