Un grupo científico multidisciplinario integrado por Filiberto Muñoz Palacios, Jorge Said Cervantes Rojas, ambos investigadores por México comisionados al Cinvestav, y Refugio Rodríguez Vázquez, adscrita al Departamento de Biotecnología y Bioingeniería de la misma institución, diseñaron un vehículo autónomo acuático que utiliza energía solar para oxigenar cuerpos de agua con problemas de contaminación.

El vehículo acuático autónomo de superficie se integra por una estructura de tipo catamarán compuesta por dos cascos paralelos de igual tamaño construidos en polipropileno, unidos mediante un sistema de sujeción con dos barras y una estructura principal para la electrónica, describió Muñoz Palacios, adscrito al programa de Sistemas Autónomos de Navegación Aérea y Submarina (SANAS) del Departamento de Investigación y Estudios Multidisciplinarios (DIEM) del Cinvestav.

Además, Filiberto Muñoz explicó que el desarrollo del vehículo integra los sistemas de propulsión, de electrónica de potencia, de control y de comunicaciones. Aunado a ello, cuenta con un sistema de oxigenación del agua con micronanoburbujas (MN-B), alimentado por un par de paneles solares.

El dispositivo tecnológico tiene una dimensión de un metro de largo y de ancho por una altura de cuarenta centímetros, y el tiempo de operación ininterrumpido del vehículo y del sistema de oxigenación es de 150 minutos.

La ruta de navegación del catamarán se planeó para cubrir una hectárea a través de un patrón de movimiento en forma de una “S” serpenteante, con una separación de dos metros entre las líneas, esto con el objetivo de realizar el proceso de oxigenación de manera uniforme y eficiente en el cuerpo de agua.

Para llevar a cabo el seguimiento de la ruta se implementó un algoritmo de línea de visión que se programó en el autopiloto del vehículo, haciendo que se desplace a una velocidad de 0.6 metros por segundo, pudiendo completar el recorrido en un tiempo aproximado de dos horas y media, expuso Jorge Said Cervantes, también adscrito al programa SANAS del DIEM, Cinvestav.

De acuerdo con Refugio Rodríguez Vázquez, en México es necesario diseñar tecnologías como la oxigenación móvil mediante un vehículo acuático tipo catamarán, debido a que en el país se liberan grandes volúmenes de aguas residuales en lagos, lagunas y presas, causando el aumento de contaminantes biológicos, orgánicos e inorgánicos, como el nitrógeno, fósforo y materia orgánica, que inducen el proceso de eutrofización (presencia excesiva de nutrientes en ecosistemas acuáticos que promueven la proliferación descontrolada de vegetales acuáticos y algas).

La proliferación de vegetales acuáticos y la disminución de la concentración de oxígeno en los cuerpos de agua, a su vez provocan la proliferación de bacterias anaerobias generadoras de gases de efecto invernadero que impactan en el cambio climático.

“Una solución a esta problemática es la oxigenación del agua mediante MN-B 2 mil 600 veces más pequeñas que un grano de sal, y cuya permanencia en el elemento es mayor a las macroburbujas generadas por procesos convencionales, las MN-B son generadas por el proceso de cavitación hidrodinámica en un sistema de paneles solares que, mediante un convertidor, activa una bomba para conducir el agua a través de tubos Vénturi”, señaló Rodríguez Vázquez.

La propuesta tecnológica del vehículo autónomo para la oxigenación del agua mediante MN-B, impulsado por energía solar, ya se ha probado en diversos cuerpos de agua como los de las trajineras turísticas de Xochimilco, y su operación muestra una buena eficiencia técnica que puede replicarse en diferentes escenarios.

Además, en sus primeros recorridos se han obtenido buenos resultados al observar que los parámetros físico-químicos representativos de la calidad del agua mejoraron, como el aumento de la concentración de oxígeno disuelto y la disminución de los sólidos suspendidos, así como la remoción de otros contaminantes que disminuyen el proceso de eutrofización.

“El diseño del vehículo autónomo que integra el sistema de oxigenación con MN-B, alimentado por energía solar, resulta ser una tecnología eficaz y de bajo costo frente a otras opciones”, señaló el grupo de investigación que diseñó la propuesta.