Este es el primer artículo de una nueva serie de JNS, “Made in Israel”, que destaca las innovaciones científicas y tecnológicas israelíes que están teniendo repercusión en todo el mundo y explica la ciencia que hay detrás de ellas.
En febrero de 2021, comenzaron a llegar a las playas de la costa mediterránea de Israel trozos negros de alquitrán. La contaminación acabó afectando a un amplio tramo del litoral del Mediterráneo oriental, dejando las playas cubiertas de residuos de petróleo y provocando una importante operación de limpieza. Para un país con solo unos 195 kilómetros de costa mediterránea, y con gran parte de su población y sus infraestructuras críticas concentradas cerca de ella, el episodio sirvió para recordar que un vertido de petróleo lejos de la costa puede convertirse rápidamente en un problema en tierra firme.
Las primeras horas tras un vertido de este tipo suelen ser una carrera contra el propio mar. La mayoría de los hidrocarburos flotan, extendiéndose por la superficie mientras los vientos y las corrientes los alejan del punto de vertido. Los equipos de intervención pueden rodear partes de la mancha con barreras flotantes y, a continuación, utilizar embarcaciones especializadas para recoger el petróleo de la superficie. También se pueden emplear otros materiales para absorberlo. Sin embargo, las olas, las corrientes y las condiciones meteorológicas adversas complican el trabajo, y cuanto más se extiende la mancha, más difícil resulta contenerla.
Incluso si la contención tiene éxito, los equipos de intervención se enfrentan inmediatamente a otro reto: ¿qué ocurre con el petróleo después?
La limpieza mecánica suele extraer el petróleo del mar en lugar de destruirlo. El petróleo recogido por los skimmers debe almacenarse, separarse del agua y, finalmente, reciclarse o eliminarse. Los materiales de limpieza empapados de petróleo plantean un problema similar. Otros métodos reducen la necesidad de eliminación, aunque conllevan sus propias contrapartidas medioambientales. Los dispersantes químicos descomponen la mancha en gotas mucho más pequeñas que se incorporan al agua, mientras que la quema controlada puede destruir parte de un vertido superficial en condiciones adecuadas. Cada uno tiene su función y sus limitaciones.
Investigadores de la Universidad Ben-Gurión han estado trabajando en un enfoque diferente: un material diseñado no solo para capturar el petróleo, sino también para ayudar a la naturaleza a degradarlo posteriormente. En experimentos de laboratorio, los investigadores demostraron que estos dos procesos —la captura física y la degradación biológica— podían combinarse.
Para entender cómo, conviene empezar por el insólito material que constituye el núcleo del sistema: un sólido casi ingrávido y muy poroso, capaz de extraer del agua una cantidad de petróleo equivalente a muchas veces su propia masa.
Una esponja para limpiar los océanos
El material que constituye el núcleo del sistema desarrollado por la Universidad Ben-Gurión es un aerogel, un sólido formado por una estructura microscópica extraordinariamente porosa. En lugar de parecerse a un bloque denso, un aerogel se asemeja más a un delicado entramado tridimensional relleno en su mayor parte de espacio vacío. Esto lo hace extremadamente ligero, al tiempo que proporciona una amplia superficie interna en la que pueden acumularse otras sustancias.
Los investigadores fabricaron el suyo a partir de celulosa, el material estructural presente en todas las plantas y que conocemos por productos como el papel. La celulosa se transforma en un aerogel rico en carbono y altamente poroso, lo que da lugar a un material con una propiedad crucial para la limpieza de vertidos de petróleo: resiste en gran medida la humectación por el agua.
Esa característica es importante porque un adsorbente de petróleo utilizado en el mar se enfrenta a un reto evidente: está rodeado de una cantidad de agua mucho mayor que la de petróleo. Por lo tanto, un material útil debe hacer algo más que simplemente absorber líquidos de forma indiscriminada. El aerogel carbonizado está diseñado de tal manera que el agua permanece en gran parte en el exterior, mientras que el petróleo se extiende por su interior y se adhiere a su estructura porosa.
En las pruebas de laboratorio, dicha estructura demostró ser muy eficaz. En las condiciones de preparación que dieron mejores resultados, según se recoge en el estudio de 2026, un gramo del aerogel enriquecido con nutrientes adsorbió unos 78 gramos de petróleo crudo, aproximadamente 80 veces su propia masa.
La cifra es llamativa, pero no constituye, por sí sola, el principal avance científico. Ya existían, antes de este trabajo, aerogeles de celulosa a base de carbono capaces de absorber grandes cantidades de petróleo.
La principal innovación radica en lo que los investigadores añadieron a la esponja —y en los microorganismos que esperaban que la encontraran—.
Un vivero para las bacterias
Las bacterias que se alimentan de petróleo pueden parecer algo creado en un laboratorio, pero ya forman parte del entorno marino natural. Numerosos microorganismos pueden utilizar los hidrocarburos del petróleo como fuentes de carbono y energía, y tras grandes vertidos sus poblaciones pueden aumentar drásticamente. Durante el desastre de la plataforma Deepwater Horizon, por ejemplo, los investigadores documentaron el enriquecimiento de bacterias autóctonas capaces de degradar hidrocarburos en aguas profundas contaminadas.
La dificultad radica en que el petróleo por sí solo no proporciona a esos microbios todo lo que necesitan. El petróleo puede aportar de repente una enorme cantidad de carbono, pero el crecimiento bacteriano también depende de nutrientes como el nitrógeno y el fósforo. En algunos entornos contaminados por petróleo, esos nutrientes se convierten en el factor limitante: los microorganismos disponen de combustible en abundancia, pero no de suficientes ingredientes necesarios para multiplicarse y mantenerse activos.
Los científicos ya han intentado resolver este problema anteriormente. Tras el vertido del Exxon Valdez en 1989, se aplicaron fertilizantes en algunas zonas del litoral afectado para estimular las bacterias degradadoras de petróleo presentes de forma natural, y estudios posteriores revelaron que la adición de nutrientes podía acelerar la biodegradación.
El reto radica en la distribución: los nutrientes liberados en aguas abiertas pueden dispersarse o ser arrastrados por el agua en lugar de permanecer donde el petróleo y los microbios realmente entran en contacto.
El paso clave del equipo de Ben-Gurión fue integrar ese suministro de nutrientes en el propio aerogel. Se incorporaron nitrógeno y fósforo al material carbonizado y, en las pruebas de laboratorio, permanecieron unidos a él en lugar de simplemente filtrarse. La misma estructura porosa que captura el petróleo también proporciona a los microorganismos una superficie a la que adherirse, reuniendo así el petróleo, las bacterias y los nutrientes en un mismo lugar.
Esa integración parece ser clave. En los experimentos de los investigadores, el aerogel con nutrientes aumentó tanto la velocidad como el alcance de la biodegradación en comparación con un aerogel similar sin los nutrientes añadidos. Por lo tanto, el material hace algo más que recoger el vertido: crea las condiciones que ayudan a que la limpieza biológica comience allí donde se ha concentrado el petróleo.
De cara al futuro
Los propios investigadores se muestran cautelosos a la hora de presentar el aerogel como una tecnología de limpieza definitiva.
“Funcionó en el laboratorio. Ahora hay que crear una empresa para probarlo en el mar”, afirmó el profesor Ariel Kushmaro en una entrevista realizada en septiembre.
Kushmaro, que dirigió la investigación junto con la Dra. Danit Lisa Karsagi Biron en el Laboratorio de Biotecnología Ambiental de la BGU, estimó que el desarrollo práctico aún llevaría años. Afirmó que la siguiente etapa consistiría en probar la eficacia de la esponja en un puerto deportivo contaminado.
“Hay petróleo en todos los puertos”, señaló.
El mar es un laboratorio mucho menos indulgente. Los experimentos publicados utilizaron agua de mar artificial en condiciones controladas. Un vertido real sometería al material a olas y corrientes, a cambios de temperatura y salinidad, a mezclas de petróleo alteradas por la intemperie y a comunidades microbianas muy diferentes.
Kushmaro señaló que la esponja se diseñó para su uso más allá del laboratorio y que esperaba que funcionara bien en las pruebas de campo.
“El petróleo tarda entre dos y tres semanas en desaparecer. Si el vertido se produce en medio del mar, se puede lanzar desde un avión. El material celular en sí mismo es biodegradable. No creemos que las olas, las corrientes ni los cambios de temperatura interfieran en la limpieza”, afirmó.
Sin embargo, la ambición va más allá de una demostración de laboratorio. “Soñamos con la posibilidad de que todos los barcos lleven el aerogel a bordo, de modo que, si se produce un vertido de petróleo, puedan descomponerlo de inmediato. Podrían hacer que se desintegrara al instante antes de que causara daños”, dijo Kushmaro. “Shell, la multinacional británica de energía y petroquímica, ya se ha puesto en contacto con nosotros para solicitarnos información al respecto”, añadió.
A medida que crece el interés comercial y las pruebas traspasan los límites del laboratorio, la innovación israelí se enfrenta ahora a su prueba más importante. Si logra superar los retos científicos y comerciales que tiene por delante, la esponja de aerogel podría dar el salto de ser una elegante solución científica a convertirse en un elemento práctico de la infraestructura marítima que proteja los mares y océanos del mundo.
