Los edificios pronto podrían tener "sistemas inmunitarios" que combatan las enfermedades transmitidas por el aire
A raíz de la pandemia, el Gobierno federal está destinando 150 millones de dólares a nuevas tecnologías para garantizar la calidad del aire en los espacios interiores. Esto es lo que están investigando los científicos.
WASHINGTON Linsey Marr, ingeniera ambiental, estaba de pie junto a un par de cajas de plástico transparente repletas de tubos, boquillas y componentes electrónicos, un prototipo de aspecto peculiar que algún día podría servir para proteger a los niños en las guarderías de los virus transmitidos por el aire.
Una boquilla llenó la caja derecha con una tenue niebla plateada. Una bomba aspiró parte de ese aire hacia la caja izquierda, donde un muestreador capturó partículas y gotitas en suspensión. Pronto, una pantalla digital atornillada a la caja se puso roja:
«¡Detectado! Alérgeno de ácaros del polvo Der f 1».
La proteína Der f 1, liberada por los ácaros del polvo, puede desencadenar ataques de asma al ser inhalada.
El dispositivo de Marr detectó 843 picogramos de Der f 1 por metro cúbico.
Un solo grano de sal pesa aproximadamente 10 millones de veces más.
Antes de tener este instrumento, nos habría llevado dos días calcular la cantidad de partículas en el aire, dijo Marr.
Ahora lo hacemos prácticamente en tiempo real.
Los alérgenos de los ácaros del polvo no son las únicas amenazas que el equipo de Marr pretende eliminar del aire.
La tecnología, aún en desarrollo, ya puede detectar la gripe, el coronavirus y la E. coli.
Tenemos 10 cosas diferentes que podemos detectar, y al final del programa habrá 25 cosas diferentes, dijo.
Test
Marr gritaba por encima del bullicio en el quinto piso de un edificio de oficinas en Washington, donde más de 200 personas se congregaban para observar de primera mano una frontera científica en rápida evolución:
la tecnología diseñada para mantener la calidad del aire interior en guarderías, escuelas, hospitales, en cualquier lugar donde se reúna gente.
Esta feria de ciencias para adultos fue organizada por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada para la Salud (ARPA-H, por sus siglas en inglés), que está invirtiendo 150 millones de dólares para crear lo que denomina "un sistema inmunológico para cada edificio".
Al inicio del evento, la directora del programa, Jessica Green, pronunció un breve discurso de bienvenida.
«Tenemos derecho a respirar aire limpio en espacios interiores», afirmó.
Green se hacía eco de las palabras de William y Mildred Wells, un matrimonio que descubrió la amenaza de los gérmenes transmitidos por el aire en la década de 1930.
Se hicieron famosos por proteger a los niños de las escuelas de Filadelfia de una epidemia de sarampión en 1940 instalando lámparas ultravioleta que desinfectaban el aire de las aulas.
Creo que el suministro de aire puro para que los niños (y los adultos) puedan respirar debería considerarse tan importante como el suministro de agua pura y leche pura, escribió Mildred Wells más tarde.
Pero ni ella ni su marido lograron convencer a sus colegas, y la amenaza de los gérmenes transmitidos por el aire pasó desapercibida durante generaciones.
Cuando la COVID-19 llegó en 2020, la Organización Mundial de la Salud afirmó categóricamente que no se transmitía por el aire, lo cual resultó ser erróneo.
Marr, profesora de Virginia Tech, desempeñó un papel fundamental para que las autoridades de salud pública reconocieran que el coronavirus SARS-CoV-2 se transmitía por el aire.
Ella y otros investigadores se sentían frustrados por la dificultad de identificar este tipo de virus.
Pasábamos un día recogiendo muestras en un filtro, las llevábamos al laboratorio y al día siguiente nos llevaba varias horas calcular la cantidad, dijo Marr.
Y para cuando teníamos esa cifra, ya era demasiado tarde para hacer algo al respecto.
Como medida provisional durante la pandemia, Marr y otros expertos recomendaron buscar maneras de evitar que el coronavirus se acumulara en interiores hasta alcanzar niveles peligrosos.
Algunas escuelas compraron purificadores de aire para las aulas, mientras que otras recurrieron a soluciones caseras con ventiladores de caja y filtros.
A medida que la pandemia remitía, la atención se desvió de las amenazas transmitidas por el aire.
En las escuelas estadounidenses, los purificadores de aire pasaron a ser vistos como ruidosos aparatos molestos en lugar de como tecnología que salva vidas.
Muchos de ellos fueron desechados, lo cual es realmente triste, dijo David Carel, codirector de la organización sin fines de lucro Clean Air for Schools.
Los niños respiraban un aire mucho más limpio hace tres o cuatro años.
La COVID nunca se fue; simplemente se unió a un creciente grupo de virus transmitidos por el aire.
El sarampión, que se transmite exclusivamente por el aire, está resurgiendo en zonas de Estados Unidos con baja tasa de vacunación.
La gripe se propaga por diversas vías, pero la aérea parece ser una de las más importantes.
Además de los gérmenes infecciosos, el aire interior también puede albergar otras amenazas, como proteínas de ácaros del polvo, esporas de moho y granos de polen.
Los ingenieros han seguido desarrollando sistemas sofisticados para mantener la calidad del aire.
Algunos edificios de apartamentos de lujo se jactan ocasionalmente de la tecnología que utilizan para garantizar la seguridad de sus inquilinos.
Sin embargo, estos sistemas distan mucho de ser generalizados.
Una de las razones por las que creo que las soluciones para mejorar la calidad del aire interior aún no se han generalizado en el mercado es su elevado costo, declaró Green en una entrevista.
Necesitamos soluciones que sean eficientes energéticamente y, a la vez, saludables.
Green, experta en microbios transmitidos por el aire, puso en marcha el programa en ARPA-H para trabajar en soluciones como BREATHE (Building Resilient Environments for Air and Total Health), cuyo objetivo es que los edificios combatan las enfermedades del mismo modo que combaten los incendios.
Cuando el humo activa los detectores de humo, el sistema de control del edificio puede responder rociando agua mediante rociadores o liberando productos químicos extintores.
No es necesario esperar a que alguien inspeccione las señales y decida cómo responder.
Cuatro equipos obtuvieron contratos para crear estos sistemas. Todos se enfrentan a importantes desafíos de ingeniería.
Es mucho más difícil identificar virus en suspensión que detectar humo. Una concentración muy baja de gérmenes o alérgenos puede ser peligrosa.
Esto significa que los sensores deben analizar enormes volúmenes de aire, almacenando las gotas y partículas en líquido para su posterior análisis.
Estos equipos necesitan concentrar algo así como el aire de una piscina entera hasta reducirlo a una cucharada, dijo Green.
Cada equipo está probando una estrategia diferente.
SafeTraces, una empresa californiana, lidera un grupo que está construyendo un muestreador de aire que consiste en una caja metálica blanca, ancha y baja.
El aire fluye a través de la caja hacia un cartucho, donde productos químicos descomponen las células y aíslan los genes que contienen.
El cartucho contiene ganchos moleculares, cada uno de los cuales puede capturar una secuencia específica de ADN o ARN de un virus.
Si un gancho atrapa algún material genético, emite un destello de luz.
Los investigadores esperan que su sensor detecte hasta 100 virus.
Además, están desarrollando un software capaz de reconocer cuándo las señales del sensor indican que los ocupantes corren un alto riesgo de infectarse.
El software podría entonces responder, por ejemplo, activando lámparas ultravioleta en el sistema de ventilación del hospital. (Además de los virus del sarampión, la luz ultravioleta elimina muchos agentes patógenos presentes en el aire).
El personal del hospital podría recibir mensajes para que usen protección adicional y así evitar inhalar los virus.
Y una vez que los sensores detecten que la amenaza ha desaparecido, el hospital podría retomar sus actividades normales.
Proyectos
Otro equipo, liderado por la empresa floridana Poppy, está diseñando un sistema que funcionaría en las escuelas.
Las señales de los muestreadores de aire del equipo activarían los filtros de aire en las aulas, que permanecerían funcionando hasta que el aire volviera a ser seguro.
El grupo de Marr se ha centrado en las guarderías.
El equipo está creando un software capaz de modelar las habitaciones de un centro, prediciendo cómo circula el aire entre ellas y el riesgo que supondría cada habitación si alguien con una infección entrara en el edificio.
El sistema podría bombear aire fresco del exterior o activar purificadores de aire para reducir el riesgo.
Todos los equipos están trabajando para poner a prueba sus sistemas en condiciones reales.
SafeTraces planea probar un prototipo en el Centro Médico Militar Nacional Walter Reed en 2028.
El grupo de Marr se está preparando para probar su sistema en guarderías de California, Michigan y Carolina del Norte.
Esta tecnología busca reducir las enfermedades respiratorias en al menos un 25 % en cada entorno.
Sin embargo, los sistemas también deben ser asequibles tanto para su compra como para su funcionamiento. ARPA-H prevé que los sistemas generen un retorno de la inversión del 10 %.
Giorgio Buonanno, ingeniero ambiental de la Universidad de Cassino y del Sur del Lacio en Italia, que no participa en los proyectos, dijo que el enfoque de BREATHE es fascinante pero un tanto fantasioso.
Soy escéptico respecto a su viabilidad en el mundo real, afirmó. Buonanno se mostró a favor de estrategias más sencillas, como exigir que los edificios intercambien un cierto volumen de aire cada hora y utilizar sensores de dióxido de carbono para controlar la cantidad de aire exhalado que se acumula en ellos.
No creo que estas cosas sean mutuamente excluyentes, dijo Joshua Santarpia, aerobiólogo del Centro Médico de la Universidad de Nebraska, quien está desarrollando el muestreador de aire para escuelas. Pero añadió que se necesitaría un esfuerzo ambicioso como BREATHE para elevar la seguridad del aire en interiores a un nivel superior.
No conseguimos internet simplemente enviando mucho correo, dijo Santarpia.
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