Un equipo de investigación del Instituto Universitario de Investigación Marina (INMAR) de la Universidad de Cádiz, del Instituto Português do Mar e da Atmosfera (IPMA) de la Universidad de Lisboa y del Centro Oceanográfico de Cádiz ha aplicado un modelo matemático para el seguimiento de las partículas que se vierten en la desembocadura de los ríos gaditanos a través del cual ha observado cómo estos contaminantes se mueven y se acumulan en el océano.
Los trabajos científicos han confirmado que los ríos y estuarios, especialmente el Guadalquivir y el Guadiana, son algunas de las principales puertas de entrada de microplásticos al mar. Además, el análisis muestra que las características de los plásticos, si flotan o se hunden, determinan dónde se acumulan y cómo se dispersan, desde las aguas costeras hasta el fondo del océano.
Este estudio ha utilizado modelos matemáticos avanzados para simular cómo los microplásticos se mueven en tres dimensiones en el Golfo de Cádiz. En el artículo ‘Spatial distribution of microplastics in the Gulf of Cadiz as a function of density: A Langragian modelling approach’, publicado en la revista Science of The Total Environment analizaron partículas de plástico con diferentes densidades, simulando desde materiales livianos como el polietileno, usado en bolsas, hasta plásticos más densos como el PVC, propio de tuberías. El objetivo era entender cómo las corrientes marinas y los ríos de la región transportan y acumulan estas partículas.
Las conclusiones del estudio determinan que los plásticos menos densos, como los procedentes de bolsas o envases, tienden a flotar y acumularse cerca de las costas, especialmente en los primeros centímetros de la columna de agua. Los estuarios del Guadalquivir y Guadiana parecen ser las principales fuentes de estos materiales en la plataforma oriental del Golfo de Cádiz. Por otro lado, los que llegan desde la Bahía y el río Guadalete tienden a viajar más lejos, influenciados por las corrientes.
Por su parte, los materiales más densos, como el PVC o el poliestireno, se hunden rápidamente y se acumulan en el fondo del mar cerca de sus fuentes, en profundidades de hasta 50 metros, aunque algunos podrían ser posteriormente arrastrados por corrientes profundas. “El estuario del Guadalquivir es el principal responsable de este tipo de contaminación, seguido por la Bahía de Cádiz y, en menor medida, el Guadiana. Algunas partículas densas pueden viajar a aguas más profundas y lejanas, impulsadas por corrientes profundas”, indica a la Fundación Descubre, organismo dependiente de la Consejería de Universidad, Investigación e Innovación la investigadora de la Universidad de Cádiz Irene Laiz, autora del artículo.
Matemáticas para los microplásticos
El modelo utilizado en el estudio para la simulación se denomina Lagrangiano. Es un enfoque matemático y computacional utilizado para estudiar el movimiento de partículas, como los microplásticos, en un fluido, como el agua o el aire. Este modelo sigue el recorrido de las partículas individuales a medida que se desplazan en función de las corrientes, las fuerzas físicas y otras condiciones ambientales, como la propia densidad del agua. “Es como seguir una hoja flotando en un río, observando dónde y cómo se mueve según las corrientes y otras variables”, añade la investigadora.
En este caso, las variables incluidas se han centrado en la densidad de las partículas, las corrientes oceánicas, que determinan hacia dónde son arrastradas en cada profundidad, y otras características locales, como los vientos y remolinos, que afectan a la dispersión de los materiales.
De esta manera, han obtenido mapas que ilustran las trayectorias tridimensionales de las partículas en el tiempo. Estos gráficos revelan las zonas de acumulación en la superficie, la columna de agua y el fondo marino, así como las rutas de transporte hacia áreas lejanas, como las costas portuguesas o aguas profundas.
El modelo Lagrangiano permite una alta precisión, proporcionando información detallada sobre cómo y dónde terminan las partículas individuales. Es muy visual, generando mapas tridimensionales que ayudan a identificar las zonas críticas de acumulación o dispersión. Además, es flexible, ya que se puede adaptar para estudiar diferentes tipos de partículas y condiciones ambientales. En este caso han sido partículas esféricas, pero plantean continuar sus estudios con otros tipos de partículas, por ejemplo, las fibras, que representan un tipo de microplásticos procedente de textiles sintéticos, como el poliéster, entre otros.
Parte de los trabajos se han financiado a través del proyecto ‘Análisis de la circulación superficial del golfo de Cádiz mediante el uso de boyas Lagrangianas’ del plan propio de la Universidad de Cádiz del Programa Qualifica en la financiación de proyectos de investigación para investigadores noveles y forman parte del Trabajo de Final de Máster de Nadine Foletti, supervisado por las profesoras y autoras del artículo Irene Laiz y Marina Bolado-Penagos.
