Montana está lejos del mar, y lo ha estado por lo menos durante 60 millones de años. Y sin embargo, cuando se trata de medir la acidez del agua del océano, un grupo de Missoula demostró ser el mejor en la construcción de sensores baratos y duraderos, capaces de medir con precisión los cambios en el pH (grado de acidez/alcalinidad), y de tomar muestras a profundidades de hasta de 3.000 metros. Gracias a ello Sunburst Sensors ganó los dos premios del Wendy Schmidt Ocean Health XPRIZE’s, tal como se anunció en una gala el pasado 20 de julio.

"Es mucho más fácil volar cerca de Plutón que obtener datos de los océanos ", dice Wendy Schmidt, quien fundó los premios para fomentar el desarrollo de tecnologías que resuelvan problemas reales del mundo. "Pero los océanos son nuestros pulmones, y el otro no. Los océanos nos dan comida y el otro no lo hace".

Schmidt financió anteriormente un XPRIZE para desarrollar mejores métodos de limpieza de derrames de petróleo. Pero para esta edición, los objetivos fueron construir un dispositivo fácil de usar que pudiera medir con fiabilidad y de manera barata el pH del océano, y un sensor más robusto que pudiera medir con precisión el pH en condiciones extremas (como las bajas temperaturas y presiones aplastantes del océano profundo), detectando fluctuaciones de tan solo 0.002, que es más o menos la tasa de variación interanual en la actualidad. La acidificación del océano es una "amenaza silenciosa", dice Schmidt. "Tenemos que concienciar a la gente de que los océanos son su soporte de vida, despensa y entorno natural".

La atmósfera alberga en estos momentos aproximadamente 400 partes por millón de dióxido de carbono, gracias a la quema de combustibles fósiles y a la tala de los bosques, entre otros cambios provocados por los humanos en el planeta. Pero más o menos una cuarta parte del exceso de CO2 liberado por toda esta actividad humana se disuelve en las aguas de los océanos del mundo, creando ácido carbónico y provocando que el agua del mar sea más ácida. Según las mediciones hasta la fecha, el mar es un 30 por ciento más ácido; una caída en la escala logarítmica del pH de 8,2 a 8,1. "No sabemos nada del pH en la profundidad, y eso es una preocupación real", dice el biólogo Paul Bunje, director oceanográfico en la Fundación XPRIZE y organizador del concurso.

Pero con sensores baratos y de fácil uso se podrían obtener muchos más datos sobre la acidificación del océano, incluyendo variaciones en zonas unos pocos centímetros más arriba o abajo, o de lado a lado. "Tienen que ser de bajo costo, porque se rompen continuamente", dice Schmidt. "También deben ser ser ubicuos y desechables."

Dieciocho equipos entraron en el concurso en 2013, con propuestas que iban desde poner sensores de pH en las aletas de tablas de surf (Smartphin), a un grupo de crowdfunding organizado por alumnos de una escuela secundaria de Carmel, California. Todos los finalistas pasaron tres rondas de pruebas, incluyendo mediciones en un tanque de 27.5 metros en el Acuario de Monterey Bay, un muestreo continuo de un mes en las aguas costeras de Puget Sound y, finalmente, una prueba de seis días a bajas profundidades a 160 kilómetros de la costa de Hawái. Los sensores más resistentes se podrían incorporar a vehículos autónomos y quizás enviarse bajo el hielo marino del Ártico en invierno para recoger datos durante seis meses o un año.

Al final de todas las pruebas, Sunburst Sensors fue el ganador de los $1,5 millones del XPRIZE, para continuar el desarrollo de los dispositivos que ha estado diseñando desde 1999. El ingeniero mecánico James Beck y el químico oceanográfico Mike DeGrandpre desarrollaron un instrumento autónomo amarrado y sumergible de bajo costo (i-SAMI), que cuesta menos de $1,000 por sensor, así como una versión de titanio más duradera llamada T-SAMI. El i-SAMI está construido básicamente con "las piezas más baratas que pudieron encontrar", explica Bunje. Ambos dispositivos se basan en recoger muestras profundas de agua de mar, inyectar colorantes y detectar el pH de la mezcla resultante con un laser. "No es necesario ser experto en sensores marinos para operar uno de estos aparatos", Bunje añade. Y en el caso del Sunburst’s i-SAMI, gracias a su autocalibrado, realmente no hace falta.

Por supuesto Sunburst no fue el único ganador. Todos los finalistas continúan desarrollando sus sensores, incluyendo una rama del gigante de la tecnología del gas y petróleo Schlumberger, llamada ANB Sensores (por Ácido-Neutro-Básico). También se formó una colaboración entre investigadores del Instituto de Investigación del Acuario Monterey Bay (MBARI) y el Scripps Institution of Oceanography con empresas como Honeywell, conocida por el Equipo DuraFET, que ya ha instalado sensores en muchos flotadores para analizar los océanos.

Las pruebas no fueron todas exitosas. Por ejemplo uno de los sensores se separó de sus amarres durante la prueba del tanque y se hundió, debido a una corrosión del acero mayor de lo esperada. Y en la prueba de mar abierto, el sensor de la ANB quedó atrapado a 2.000 metros de profundidad debido a un plástico defectuoso. Eso no impidió que el sensor obtuviera el segundo premio por su bajo costo y facilidad de uso. "Quiero el sensor más elegante", dice Schmidt. "¿Quién será el Apple de los sensores?"

Incluso los equipos que no alcanzaron las finales, como los sensores de pH Smartphin para tablas de surf (y posiblemente las quillas de los barcos de vela), están avanzando. "Se probarán en San Diego este otoño y se darán a los surfistas", dice Bunje. "Quieren que los surfistas empiecen a tener una relación más profunda con los océanos."

El monitoreo y el conocimiento de los problemas de pH del océano están a punto de mejorar en todo el mundo, ya sea con proyectos de ciencia ciudadana en tablas de surf, o haciendo que los oficiales costeros puedan regular más fácilmente el pH del océano, por ejemplo para la vigilancia de los arrecifes de coral ."Hay todo este campo emergente de los servicios oceánicos, que es algo así como un pronóstico meteorológico del tiempo”, dice Schmidt. "Cuando no tengamos mariscos, cuando el salmón esté escaseando, cuando las medusas llenen los océanos, allí estaremos".