Muestran rastros de heces humanas, metanfetamina y PFAS
Un equipo multidisciplinario de científicos ha logrado significativos avances en la comprensión de los orígenes de las misteriosas bolas negras que aparecen en las playas de Sydney.
Hace unas semanas, miles de redondas y pegajosas bolas aparecieron en la orilla después que los socorristas las detectaran por primera vez en la playa de Coogee, lo que dejó a los científicos con una serie de preguntas sobre el origen y la formación de los residuos.
La Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW Science), en asociación con el Centro Analítico Mark Wainwright (MWAC) de la UNSW, el Departamento de Informática Forense del DCCEEW, la Autoridad de Protección Ambiental de Nueva Gales del Sur (EPA) y el Consejo de Randwick, ha realizado una serie de pruebas analíticas para intentar desentrañar este inusual misterio marino.
"En UNSW Science, hemos estado investigando las bolas que aparecieron en Coogee Beach", dijo el profesor asociado Jon Beves, de la Facultad de Química, quien dirigió la investigación. "Nuestros análisis muestran que el material no es natural y no puede atribuirse únicamente a un vertido de petróleo. Es más bien un residuo generado por el hombre".
La investigación utilizó una combinación de técnicas analíticas químicas estándar y avanzadas para revelar la composición y las posibles fuentes del material.
"Descubrimos que las esferas pegajosas contenían cientos de componentes diferentes, incluidas moléculas derivadas del aceite de cocina y restos de jabón, sustancias químicas PFAS, compuestos esteroides, medicamentos antihipertensivos, pesticidas y medicamentos veterinarios", afirma el profesor Beves.
Una combinación de carbono
El primer paso fue identificar la composición de carbono de las bolas, lo que daría al equipo una idea inicial de la composición de los residuos.
La datación por radiocarbono de las muestras indicó que el interior de las bolas contenía aproximadamente un 70% de carbono moderno y un 30% de carbono fósil, mientras que la superficie estaba compuesta de aproximadamente un 85% de carbono moderno y un 15% de carbono fósil. El carbono moderno incluye el carbono derivado de plantas y animales, a diferencia de los combustibles fósiles.
"Esta combinación sugiere una mezcla de sustancias derivadas tanto de combustibles fósiles como de fuentes vegetales o animales", afirma Beves. "La mayor concentración de carbono moderno en la superficie puede ser resultado de la pérdida con el tiempo de componentes que se evaporan más fácilmente".
Imagen: El profesor Beves cree que aparecerán más bolas de alquitrán. (ABC News: Digby Werthmuller)
Exhaustivo análisis químico
Los esfuerzos conjuntos de los equipos de investigación revelaron que el material oscuro y pegajoso estaba compuesto por una mezcla compleja de grasas, aceites, calcio y otros metales, incompatible con los derrames de combustible o petróleo típicos del mar.
El equipo también utilizó avanzadas técnicas analíticas para caracterizar el material.
El análisis elemental, la fluorescencia de rayos X (XRF) y la espectroscopia de rayos X por dispersión de energía (EDS) revelaron significativos niveles de calcio y niveles más bajos de otros metales. "Si bien aún no estamos seguros de la forma exacta del calcio en las muestras, su presencia sugiere que podrían estar combinando componentes orgánicos para formar masas sólidas estables e insolubles en agua", dice el profesor William Alexander Donald, químico analítico involucrado en la investigación.
Las pruebas de espectroscopia evaluaron la absorción y emisión de luz para revelar átomos y moléculas en una muestra. Un tipo de espectroscopia, conocida como Transformada de Fourier Infrarroja (FTIR), comparó los grupos funcionales de las bolas negras con los encontrados en los restos de jabón y el aceite de cocina, lo que refuerza la presencia de desechos domésticos.
Esto también coincidió con los datos de resonancia magnética nuclear (RMN) de la porción soluble orgánica de las bolas, que eran consistentes con los ácidos grasos y las olefinas que se encuentran en los aceites de cocina y el jabón.
Imagen: Sección transversal de una de las bolas, en la que se puede ver su revestimiento y superficie arenosos, algunas fibras y el núcleo. Jake Ireland, CC BY
Hallazgos de espectrometría de masas
El equipo también utilizó una variedad de técnicas de espectrometría de masas para identificar una amplia gama de componentes químicos.
Los análisis revelaron la presencia de alcanos típicos del combustible diésel, ácidos grasos y otros compuestos comúnmente encontrados en aceites de cocina usados y jabones. Además, se detectaron sustancias perfluoroalquilo (los productos químicos de uso permanente conocidos como PFAS), compuestos esteroides, medicamentos antihipertensivos, pesticidas y medicamentos veterinarios, consistentes con contaminación proveniente de aguas residuales y vertidos industriales.
También se identificaron marcadores de desechos fecales humanos, como epicoprostanol y residuos de drogas recreativas como el THC (de la marihuana) y la metanfetamina, en consonancia con las contribuciones de fuentes domésticas.
Imagen derecha: El interior aplastado de una pelota, listo para ser analizado. Jon Beves , CC BY
Gránulos de grasa y aceite
La presencia de grasas, aceites y altos niveles de calcio en las bolas negras sugiere que podrían estar relacionadas con las manchas de grasa, aceite y grasa (FOG) que se forman comúnmente en los sistemas de alcantarillado.
Químicamente, las manchas de FOG pueden formarse a través de autoensamblaje supramolecular, donde las moléculas grasas se agrupan a través de interacciones débiles y no covalentes.
Se sabe que el calcio y otros elementos metálicos mejoran este proceso de formación de grumos al unirse a los ácidos grasos y formar agregados que no se disuelven en agua (residuos de jabón). Estas masas pueden volverse densas y estables, en particular cuando las grasas entran en contacto con agua fría, lo que da lugar a la creación de grumos pegajosos.
"Las bolas negras encontradas en Coogee Beach tienen altas concentraciones de ácidos grasos, glicéridos y calcio, similares a los depósitos FOG".
Imagen derecha: Las bolas negras en las playas de Sydney son probablemente 'fatbergs' que muestran rastros de heces humanas, metanfetamina y PFAS
Implicaciones y próximos pasos
El origen exacto de las bolas arrastradas por el agua sigue siendo incierto, pero los resultados ponen de relieve la necesidad de un seguimiento y una vigilancia continuos para identificar incidentes similares, especialmente a escalas más pequeñas en las que pueden pasar desapercibidos.
El profesor Donald reflexionó sobre el proceso de investigación. "Fue un importante desafío analítico, con mezclas muy complejas que contenían cientos o miles de componentes. Nos divertimos mucho analizando estas misteriosas bolas, usando el razonamiento deductivo para rastrear la fuente probable de los desechos humanos", dice.
"La datación por carbono 14 sugirió que no provenían únicamente de un derrame de petróleo, ya que el material era principalmente carbono moderno, cargado de grasas, aceites y moléculas grasosas. La detección de marcadores de desechos fecales humanos, como el coprostanol, junto con drogas recreativas como el THC y los PFAS industriales, "químicos eternos", nos señaló las aguas residuales y otras fuentes de efluentes urbanos como los orígenes más consistentes".
Sydney Water ha informado que no hay problemas conocidos con las plantas de Sydney Water, por lo que el origen de las bolas sigue sin resolverse.
El equipo también ha sido alertado sobre informes no confirmados de bolas más pequeñas y similares que aparecieron en los últimos dos años, y futuras investigaciones podrían revelar si tienen composiciones relacionadas o no.
