Anna Du caminaba por la playa de Castle Island, en el sur de Boston, cuando notó que el plástico estaba esparcido por la costa. Se agachó para recogerlo, y rápidamente se dio cuenta de que había muchas más piezas pequeñas de las que podía manejar.
"Cuando me di cuenta de cuántas piezas había, me pareció imposible", dice Du, que estaba en sexto grado en ese momento.
Pero Du abordó el problema como cualquier buen científico: primero, investigando un poco. Así es como se enteró de que 8 millones de toneladas métricas de plástico terminan en los océanos cada año, y eso es además de la friolera de 150 millones de toneladas métricas que ya están allí.
Luego se puso a trabajar en la construcción de algo que podría ayudar a resolver el problema: un vehículo operado a distancia, o ROV, que puede moverse a través del agua y detectar plásticos en el fondo del océano.
Du es uno de los 30 finalistas en la competencia Broadcom Masters, uno de los principales concursos de ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas (STEM) para jóvenes estudiantes en el mundo. La competencia, organizada por la Fundación Broadcom y la Sociedad para la Ciencia y el Público, se lleva a cabo durante ocho años. Este año, casi 5, 000 estudiantes de sexto, séptimo y octavo grado fueron nominados después de competir en ferias regionales de ciencias, y de ellos, 2, 500 solicitaron en línea para su consideración. Ese grupo se redujo a 300 proyectos denominados "Broadcom Masters", y ahora los 30 mejores finalistas se reúnen actualmente en Washington, DC para mostrar sus proyectos. Un premio máximo de $ 25, 000, así como otros premios en efectivo, se anunciarán hoy en el Carnegie Institution for Science.
El ROV de Du está hecho con tubos de PVC. Inspirado por ROV de todo tipo, como el módulo de aterrizaje Curiosity que espía en la superficie de Marte y el ROV Nereid ártico de aguas profundas en la Institución Oceanográfica Woods Hole (WHOI), el ROV de Du tiene dos sistemas separados, un sistema de navegación y un sistema de detección. El sistema de navegación es bastante simple: utiliza hélices para moverse por el agua y una novedosa combinación de pesas de pesca y flotadores de espuma que le permiten moverse hacia arriba y hacia abajo.
"La verdadera invención aquí es la detección", dice la robotista e ingeniera Dana Yoerger, que trabaja con Nereid de WHOI, un ROV que recorre grandes distancias en el Ártico y alberga un conjunto de sensores acústicos, químicos y biológicos a bordo. Con asombro de Nereid, Du apodó su ROV Nereid Jr., a pesar de que su vehículo tiene un conjunto de habilidades diferente al de su homónimo. "El ROV está bien hecho para un niño de 12 años y el de ella es bastante inteligente", agrega Yoerger.
Du está de acuerdo con que el sistema de detección es la "parte realmente genial". Utiliza una cámara infrarroja de alta resolución junto con tres tipos diferentes de luz para detectar el plástico. Los métodos de detección de Du se componen de dos longitudes de onda diferentes de luz infrarroja, que iluminan los espectros de absorción en microplásticos y los hacen destacar entre la arena y la vida vegetal. También usa luz visible para detectar colores no naturales que pueden hacer que los plásticos se destaquen. (Du también fue uno de los diez finalistas en el Discovery Education 3M Young Scientist Challenge este año. Puedes ver una demostración en su video de aplicación). El aparato en realidad no recolecta los microplásticos, pero identifica dónde se están acumulando. Ella ha solicitado una patente sobre los elementos funcionales del ROV.
"Ella tiene un impresionante tipo básico de instinto de ingeniería para resolver un problema como este y luego ir tras él", dice Casey Machado, quien también es ingeniero de WHOI y trabaja con Nereid. “Ella pudo seguir con el trabajo técnico, la construcción y el diseño para hacer un prototipo funcional, lo cual es muy bueno. Suena simple, pero es un nivel de pensamiento que es realmente impresionante ".
Cuando Du leyó por primera vez sobre el desafío de localizar microplásticos oceánicos que, a diferencia del Gran Parche de Basura del Pacífico, no están flotando en la superficie, ella sabía que un ROV sería la herramienta más eficiente para la tarea. Tomar cubos y cubos de muestras de agua y analizarlos en un laboratorio nunca podría hacerse a la escala necesaria. Necesitaba un laboratorio móvil que pudiera encontrar los plásticos in situ.
Du ha asistido a eventos públicos y talleres en el MIT desde que tenía cinco años, por lo que adquirió las habilidades de ingeniería necesarias para construir su ROV de estas sesiones, laboratorios de creación en bibliotecas locales y YouTube. Ella dice que en realidad hacer que su dispositivo se mueva a través del pozo de agua fue complicado, incluso hasta elegir el tipo de pegamento adecuado para mantener juntas las tuberías de PVC. Antes de agregar pesas de pesca, por ejemplo, el ROV se volcaría cuando intentara moverlo hacia arriba y hacia abajo. Hubo muchas pruebas y errores cuando probó su ROV en el puerto de Boston.
Du prueba a Nereid Jr. en el puerto de Boston. (Broadcom Masters) "Anna es una fuerza a tener en cuenta: todos estos finalistas lo son", dice Maya Ajmera, presidenta y directora ejecutiva de Society for Science and the Public. “Lo que me sorprende de todos los niños que pasan por nuestras competencias es que ven grandes problemas. Observan un gran problema y lo reducen hasta llegar a algo factible sobre lo que puedan hacer algo. Con el proyecto de Anna, puedes ver el panorama general ”.
Eso es Du en pocas palabras seguro. Cuando se le preguntó acerca de los planes futuros, ella menciona querer abordar de alguna manera los efectos del cambio climático.
"Especialmente con el cambio climático que ocurre en todo el mundo, creo que hay muchos problemas que podrían resolverse con nuevos inventos", dice Du. "En este momento, me estoy centrando principalmente en los plásticos porque todavía hay un largo camino por recorrer".
Para Nereid Jr., el siguiente paso de Du es desarrollar un sistema artificialmente inteligente que pueda crear un algoritmo predictivo de dónde es probable que se agreguen los microplásticos.
Du le da crédito a sus padres, quienes durante años la han llevado a las actividades de extensión estudiantil del MIT los fines de semana, por fomentar y apoyar su interés en STEM. Ella dice que ha podido reunirse con estudiantes y científicos allí y, como resultado, tiene la vista puesta en asistir a la universidad y convertirse en ingeniero.
"Sé que quiero ser ingeniero porque me gusta construir cosas para ayudar a resolver problemas mundiales", dice Du. "Pero todavía no estoy seguro de qué tipo de ingeniero quiero ser".
A su edad, tiene mucho tiempo para resolverlo.
