La agricultura y la fluorescencia de Rayos X

Son muchas las muestras de variado índole que llegan al Servicio Fluorescencia Rayos X perteneciente a los Servicios Centrales de Investigación de la Universidad de Almería la Universidad de Almería para que sus técnicos realicen un análisis de la composición elemental exacta de la sustancia. Uno de los análisis más recientes y que cada vez está más en auge es la determinación de cloruros (Cl) y S en plásticos de invernadero dado que estos dos elementos son indicativos de que un plástico sea de mejor o peor calidad, o si se usan plaguicidas clorados cuando no debieran usarse por estar catalogado ese cultivo como ecológico.

Sonia Mañas, responsable del Servicio Fluorescencia Rayos X, explica que los usuarios que acuden hasta este servicio de investigación lo que pretenden "es determinar el contenido de Cl y S, ya que la cantidad de esos elementos no puede ser mayor de unos ciertos valores". A este respecto añade: "Si los sobrepasan podría suceder que el plástico se degradara antes del tiempo estipulado en la garantía, y eso es lo que parce ser que está sucediendo". "Normalmente las empresas que vienen son agricultores que les ha sucedido precisamente eso", aclara la investigadora.

Pero la fluorescencia de rayos X no solo se emplea para conocer la calidad del plástico sino que también se aplica para descubrir la composición exacta suelos de invernaderos, para el análisis de elementos en plantas (hojas, raíces, tallo, fruto, etcétera). Otra de sus aplicaciones consiste en el estudio de aleaciones, catalizadores y recubrimientos en pinturas, barnices o esmaltes. También se utiliza en enología y para la determinación de elementos traza, como productos petrolíferos (aceites y gasolinas), conservas alimenticias, residuos industriales y urbanos, polímeros y plástico.

Sonia Mañas ha explicado que la fluorescencia de rayos X "es una de las técnicas más importantes en el área del análisis químico instrumental, ya que permite el análisis cualitativo y cuantitativo de todo tipo de materiales (sólidos y líquidos) en tiempos relativamente cortos". "Los elementos que se pueden determinar con esta técnica van desde el sodio al uranio en orden creciente de número atómico", ha puntualizado la investigadora.

Según cuenta Mañana, la técnica consiste en el estudio de las emisiones de fluorescencia de rayos X generadas después de la excitación de una muestra mediante una fuente de rayos X. Agrega que al excitarse los átomos de los elementos presentes en la muestra, los electrones de las capas más internas son arrancados o se promocionan a niveles de energía superiores dando lugar a huecos electrónicos.

"Los huecos originados -añade- son ocupados por electrones de otras capas superiores, emitiéndose una energía que equivale a la diferencia de los niveles de energía implicados. Esta energía se emite en forma de fotones (radiación con una determinada longitud de onda) y recibe el nombre de radiación característica".

En este punto, Sonia Mañana aclara que la denominación es debida a que cada elemento químico tiene un número de protones y electrones característico por lo que las energías de enlace (niveles de energía) son distintas y así se puede diferenciar entre un elemento y otro. "La intensidad de las radiaciones características depende directamente de la concentración de dicho átomo en la muestra", puntualiza.

Para finalizar, expone que la técnica de fluorescencia por dispersión de longitudes de onda se basa en la colocación de cristales analizadores entre el detector y la muestra. "Estos dispersan las diferentes longitudes de onda de las radiaciones X emitidas. A continuación, el detector determina la intensidad de una longitud de onda concreta".

En este servicio universitario está dotado con un moderno instrumental que se compone de un equipo de Fluorescencia de Rayos X por dispersión de longitudes de onda, Bruker S4 Pioneer. Este aparato es el que permite realizar el análisis de todos los elementos con número atómico mayores que el berilio tanto en muestras sólidas, como líquidas "en un tiempo rápido y de una manera sencilla y cómoda".

Una vez terminado el análisis, un programa de evaluación informático permite la visualización de las líneas características de cada elemento mediante un espectro que calcula la concentración aproximada o exacta a nivel elemental.

Otra de las herramientas con las que cuenta este laboratorio es La perladora Claisse Fluxy, un aparato que permite transformar materiales de diversa procedencia (cementos, minerales, escorias, sedimentos, suelos, rocas, cerámicas, pigmentos, cristales, etc.) en discos de cristal o soluciones ácidas.

También este servicio está dotado de una Prensa hidráulica Nanetti, que sirve para el prensado homogéneo de muestras de polvo o gránulos procedentes de cualquier tipo de material.

Los principales usuarios que acuden hasta el Laboratorio de Rayos X de la Universidad son empresas del sector de la piedra (mármol, resinas…), cementeras y materiales de construcción. También empresas y profesionales del sector agrario y ganadero, así como grupos de investigación de la Universidad de Almería: Historia Antigua, Química Inorgánica, Química Orgánica, Ingeniería Química, Hidrogeología, Edafología, Biología Vegetal, Informática, Ingeniería de Materiales, etcétera.