El doctor Nicolás Grijalva y Ortiz encuentra en la simplicidad y la observación de los fenómenos naturales una oportunidad para generar ideas que den respuesta a algunos problemas, uno de ellos, la contaminación. Con una trayectoria destacada como académico y científico ha desarrollado un prototipo capaz de romper la capa de inversión que permite la dispersión de partículas tóxicas generadas por contaminación, un mecanismo sencillo que remite a la Física de los huracanes y remolinos.

En gran medida, esta propuesta se vincula con la propia formación del doctor Grijalva, quien es ingeniero civil y también físico. Con ánimo afable asegura que su interés por la ciencia tiene origen en ideas “quijotescas” de hacer cosas por el bien de su país.

Grijalva y Ortiz recuerda que a los 21 años, como alumno del Instituto de Geofísica de la UNAM, realizó su primer trabajo de investigación sobre los efectos sísmicos en una estructura. Fue entonces cuando presentó su primera conferencia a la que invitó a su padre, un ingeniero civil que lo inclinó de forma decisiva en el gusto por la ciencia.

“Dicté mi conferencia y todo salió bien. Al final nos quedamos mi papá y yo, entonces le pregunté qué le había parecido. Él me respondió que no me había entendido nada y añadió: ‘Tienes que saber que las matemáticas se dividen en tres: las útiles, las inútiles y las perjudiciales, y tú ya estás en las perjudiciales’. Desde entonces creo que los proyectos de investigación deben tener utilidad”, recuerda el investigador.

Una trayectoria destacada

Nicolás Grijalva estudió a mediados de los 50, casi de forma paralela, las carreras de Ingeniería Civil y Física. Posteriormente hizo una especialización en Ingeniería Civil y una maestría en Matemáticas Aplicadas en Francia, y en Alemania hizo su doctorado.

Sus estudios se enfocaron en la geofísica oceánica, por lo que tuvo que hacer cruceros a bordo de los barcos de la Universidad de Bergen, Noruega. Ahí adquirió la licencia de piloto naval y fue así como regresó como investigador asociado a la UNAM, en el Instituto de Geofísica, además de desempeñarse como asesor de la Secretaría de Marina.

Para 1968 Grijalva y Ortiz ocupó la dirección de la Escuela Superior de Ciencias Marinas de la Universidad Autónoma de Baja California y fue justo en ese periodo cuando trabajó por la creación de una institución de investigación de alto nivel, que ahora se conoce como el Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada (CICESE), en Baja California.

“Antes de que naciera el Conacyt, el entonces candidato a la presidencia de la República, Luis Echeverría Álvarez, visitó La Paz en 1969, donde una delegación de alumnos que envié lo invitó a conocer la Escuela Superior de Ciencias Marinas en Ensenada. Él accedió y aproveché para plantearle un centro de investigación de excelencia en Oceanografía, Ciencias de la Tierra y Física Aplicada. Ya como presidente se formó el Conacyt y en septiembre de 1973, el presidente anunció la aprobación del CICESE”.

Del océano a la atmósfera

La fundación del CICESE no fue el único logro del doctor Grijalva; por su parte inició una investigación sobre la existencia de la roca Consag, la cual se encontraba cerca de la Depresión Wagner en el Golfo de California. En términos geológicos es un centro de dispersión donde las placas se separan. Hay un zigzag y por ahí sale el calor del manto de la Tierra, entran los sedimentos que traen elementos vivos y se produce petróleo en su primera forma, metano.

“Me llamaba la atención la existencia de la roca Consag en un lugar donde no debía de estar. Encontré evidencias de metano, además del isótopo 3 de Helio, cerca de la superficie del mar y con eso pude seguir adelante. Todo esto con apoyo del gobierno federal, de la Secretaría de Marina y de Scripps Institution of Oceanography, de la Universidad de California, San Diego, en La Jolla California, EUA, donde también trabajé durante cinco años”.

Posteriormente, el doctor Grijalva regresó a la Ciudad de México para continuar con sus proyectos de investigación. No obstante, a principios de los 80 el problema de la contaminación fue evidente y eso captó la atención del investigador, quien determinó hacer una propuesta al respecto.

“Concebí la idea de un torbellino y entonces contacté al ingeniero Heberto Castillo Martínez, que había sido mi maestro. Le presenté mi proyecto, como medio para contrarrestar la contaminación y le pareció muy bien. Él trabajaba en la creación de túneles en el Ajusco (pozos horizontales) para el transporte rápido del agua”.

Remolinos para la contaminación

Los huracanes se forman por la acumulación de agua caliente en los trópicos en donde el viento sopla sobre el océano y le transmite una gran cantidad de calor que produce vapor de agua. La ascensión del vapor de agua y del aire calentado, más la rotación de la Tierra, forma un vórtice. Es la acción combinada de los dos forzamientos: la ascensión del vapor y la rotación de la Tierra.

Pero el huracán, explica el doctor Grijalva, también puede ser pequeño. Su principio físico de calor y rotación también lo utilizan algunas aves cuando vuelan en círculo, pues recurren al ascenso del aire para no mover las alas y mantenerse en un lugar. Este mecanismo también lo emplean los que practican el hang gliding que se lanzan con su ala delta para mantenerse en el aire por un buen tiempo. La producción de remolinos o diablillos también sucede en esta forma.

La propuesta del doctor Grijalva consiste en retomar a través de un prototipo, el principio básico de un remolino y recurrir a las fuerzas del calentamiento y de rotación. “Observé remolinos de varios tamaños, la idea fue juntar los dos movimientos, el de ascensión por calentamiento y la rotación, para lograr que suba una columna de aire que perfore la capa de inversión y saque la contaminación”.

El investigador explicó que cuando hay una contingencia ambiental se habla de la formación de una capa de inversión, que se forma porque el suelo en las noches se enfría más rápido que la atmósfera, entonces por contacto el suelo enfría las capas de aire vecinas que están cercanas a él, así el aire atrapado se vuelve denso, lo que impide que haya movimiento, por eso se llama atmósfera estabilizada.

La falta de movimiento en la atmósfera es lo más dañino porque las parcelas de aire contaminadas que salen de los automóviles inmediatamente toman la presión y la temperatura del aire circunvecino, es decir, pierden calor y temperatura. Empiezan a subir, se expanden, pierden temperatura y bajan nuevamente, lo que implica que se quedan atrapadas.

No son solo los automóviles los que producen contaminación, son todos los que realizan combustión de hidrocarburos. Lo que el investigador propone es romper la capa de inversión con aire caliente que se produce a través de una fuente de calor, ubicada en el centro de su prototipo, la intención es producir movimiento en la atmósfera para que la contaminación y los gases suban libremente.

“Lo que hacemos es cambiar ligeramente las condiciones de densidad y temperatura y así las partículas tóxicas se pueden dispersar. El dispositivo genera un movimiento en la atmósfera, con un principio muy sencillo, que reproduce los mecanismos de la propia naturaleza. Para eso sirve la física, para conocer cómo funcionan los fenómenos y resolver problemas”.

Actualmente, en colaboración con tres investigadores: el doctor Juan Francisco Rivas, del Instituto de Física, el doctor Víctor Vázquez Báez y el maestro Víctor Galindo, de la Facultad de Ingeniería, el doctor Grijalva trabaja en perfeccionar el modelo a través de sensores y algunos rediseños. Su modelo, asegura, con el respaldo de la BUAP, puede dar una solución adecuada para este grave problema.