Las muertes vinculadas a la contaminación del aire siguen siendo una de las mayores preocupaciones para la comunidad científica y las autoridades sanitarias del mundo.
Según los últimos datos de la ONU, en 2021 se registraron 8,1 millones de fallecimientos relacionados con la exposición a nanopartículas tan diminutas que logran atravesar las defensas naturales del cuerpo humano.
En este contexto, un grupo de investigadores de la Universidad de Warwick (Reino Unido) desarrolló una herramienta matemática que podría marcar un antes y un después en el estudio de la contaminación atmosférica y sus efectos sobre la salud. El equipo, liderado por el científico Duncan Lockerby de la Escuela de Ingeniería, creó un modelo capaz de estimar la trayectoria y el comportamiento en el aire de las nanopartículas. Los resultados fueron publicados en la revista Journal of Fluid Mechanics Rapids.
El viaje invisible de las nanopartículas
Cada día millones de nanopartículas flotan en el aire: hollín, polvo, polen, microplásticos e incluso virus. Por su tamaño diminuto, pueden llegar hasta las zonas más profundas de los pulmones y alcanzar el torrente sanguíneo.
Hasta ahora, la mayoría de los modelos científicos asumían que todas las partículas eran esféricas, una simplificación que facilita los cálculos pero deja fuera la complejidad real del aire que respiramos. En la naturaleza, las partículas presentan bordes, texturas y formas irregulares, lo que cambia por completo la manera en que se dispersan y acumulan en el ambiente.
Estas limitaciones hacían difícil predecir con precisión el impacto de los contaminantes más peligrosos para la salud pública. Frente a ello, el equipo de Warwick partió de una premisa clara: la ciencia necesitaba una nueva perspectiva.
“Si podemos predecir con precisión cómo se mueven las partículas de cualquier forma, podremos mejorar de manera significativa los modelos de contaminación del aire, transmisión de enfermedades e incluso de química atmosférica”, explicó Lockerby.
Una fórmula del siglo pasado, actualizada para el futuro
El modelo retoma una ecuación creada en 1910 por el físico John Cunningham, conocida como el factor de corrección de Cunningham, que describe cómo la resistencia del aire afecta a las partículas diminutas. Décadas más tarde, Robert Millikan, premio Nobel de Física, adaptó esa fórmula para partículas esféricas, dejando fuera otras geometrías.
Más de un siglo después, los investigadores de Warwick rescataron el concepto original y lo ampliaron para que funcione con partículas de cualquier forma. Su modelo emplea un “tensor de corrección”, una herramienta matemática que calcula las fuerzas y resistencias que experimentan las partículas, sin necesidad de recurrir a simulaciones costosas ni a datos experimentales previos.
Las pruebas de validación fueron exitosas: el margen de error con partículas esféricas fue menor al 4%. Según Lockerby, se trata del primer marco teórico capaz de predecir con exactitud el movimiento de partículas no esféricas en el aire.
El modelo, disponible como código para Matlab, puede ser utilizado en laboratorios e industrias de todo el mundo. Su alcance es amplio: permitirá anticipar la dispersión de contaminantes urbanos, el desplazamiento de cenizas o humo de incendios, y el comportamiento de medicamentos basados en nanopartículas.
También abre nuevas posibilidades para los sistemas de monitoreo de calidad del aire. En paralelo, la Escuela de Ingeniería de Warwick inauguró un laboratorio dedicado a experimentar con partículas de distintas formas en condiciones controladas, con el objetivo de verificar el modelo y facilitar su uso por parte de la comunidad científica internacional.
Los autores sugieren aplicar esta herramienta en estudios ambientales, el desarrollo de tecnologías seguras y la creación de regulaciones sobre aire limpio. Aunque aún debe probarse con partículas de geometrías más extremas o en entornos donde interactúan múltiples partículas, Lockerby aseguró que el trabajo “representa un avance clave tanto para la salud ambiental como para la ciencia de aerosoles”.