La NASA busca desde el espacio residuos plásticos en los océanos: cómo EMIT y una nueva biblioteca espectral cambian la lucha contra la basura marina
A finales de 2025, un equipo de científicos demostró por primera vez que desde la Estación Espacial Internacional se pueden detectar concentraciones de residuos plásticos en tierra firme utilizando el instrumento EMIT de la NASA. Aunque este sistema de sensores se desarrolló originalmente para medir el polvo mineral de los desiertos, sorprendentemente demostró ser capaz de reconocer la "huella dactilar" del plástico en vertederos, zonas agrícolas y en grandes estructuras de plástico como invernaderos. Esto abre un nuevo capítulo en la idea de que el mismo enfoque se aplique algún día al seguimiento de los residuos en el mar.
Simultáneamente, un grupo de investigadores liderado por la joven científica marina Ashley Ohall publicó una biblioteca espectral abierta llamada MADLib, una base de datos de casi 25.000 "huellas moleculares" de diferentes tipos de basura marina medidas con precisión. En combinación con EMIT y otros satélites hiperespectrales, esta base de datos podría convertirse en un eslabón clave en el desarrollo de algoritmos que seguirán desde el espacio el movimiento de los residuos plásticos por todo el planeta.
Una ola de plástico que amenaza los océanos
Los residuos plásticos se cuentan hoy entre las mayores amenazas ecológicas para los océanos del mundo. Según estimaciones del Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente y una serie de estudios recientes, cada año llegan al mar entre 8 y 11 millones de toneladas de plástico, desde grandes redes de pesca y envases hasta partículas microscópicas que se originan por la descomposición de trozos más grandes. La mayor parte de esos residuos procede de tierra firme, por lavado de vertederos, por residuos municipales gestionados de forma inadecuada o a través de ríos que transportan el plástico hasta las costas y al océano abierto.
El plástico en el mar crea múltiples problemas. Las especies marinas lo ingieren o se enredan en él, daña la pesca y el turismo, y los fragmentos de plástico entran también en la cadena alimentaria humana. Los análisis de escenarios globales advierten de que, sin un cambio de políticas y hábitos de consumo, la cantidad de plástico que acaba cada año en los océanos podría casi triplicarse para 2040. Esto significa que, junto con las medidas tradicionales de reducción de residuos, es necesario un seguimiento considerablemente mejor de lo que ya flota en el mar, y esto a nivel de todo el planeta, no solo en playas o calas individuales.
Precisamente aquí entra en escena la tecnología espacial. Los satélites que vigilan la Tierra llevan décadas midiendo la temperatura, el color de los océanos, las nubes y los gases de efecto invernadero. Ahora se intenta aprovechar la misma infraestructura para cartografiar también los "flujos" de basura marina, y el EMIT de la NASA y la nueva biblioteca MADLib son uno de los primeros pasos concretos en esa dirección.
EMIT: un instrumento para el polvo que empezó a "ver" plástico
EMIT, de nombre completo Earth Surface Mineral Dust Source Investigation, fue lanzado el 14 de julio de 2022 a la plataforma de la Estación Espacial Internacional. El instrumento fue desarrollado en el Jet Propulsion Laboratory de la NASA como parte del programa Earth Venture y se concibió como una herramienta clave para estudiar el polvo mineral de los desiertos y zonas secas. Ese polvo, transportado por los vientos a miles de kilómetros, puede calentar o enfriar la atmósfera según su composición, y la tarea de EMIT es medir con precisión el "mapa mineral" de esas zonas de origen.
A diferencia de las cámaras satelitales clásicas que captan solo unos pocos canales espectrales amplios, EMIT es un espectrómetro hiperespectral. Mide la luz solar reflejada en una serie continua de longitudes de onda, desde el visible hasta el infrarrojo de onda corta, obteniendo para cada píxel de la superficie terrestre un "espectro" detallado de 380 a 2500 nanómetros. En la práctica, esto significa que para cada cuadrado de unos 60 metros en el suelo, el instrumento no "ve" solo el color, sino también la fina estructura de las líneas de absorción que dependen de la composición química del material observado.
Cuando los investigadores empezaron a revisar sistemáticamente los datos de EMIT, observaron que el mismo instrumento que distingue minerales como la calcita o la hematita puede reconocer también características de absorción muy específicas de algunos polimeros plásticos. En un trabajo publicado en 2024 se demostró que EMIT puede detectar desde la órbita rastros de polietileno de alta densidad (HDPE) y cloruro de polivinilo (PVC) en grandes vertederos y en zonas agrícolas donde el plástico se utiliza como lámina o en la estructura de invernaderos. Los científicos han logrado aislar esas señales a escala global, revelando fuentes de residuos plásticos en varios continentes.
Esos resultados confirmaron que la tecnología hiperespectral tiene potencial para el seguimiento del plástico desde el espacio, al menos en tierra firme, donde la señal es relativamente limpia y el fondo más sencillo que en el mar. El siguiente paso lógico era la pregunta: ¿se puede aplicar el mismo enfoque algún día al seguimiento de los residuos en los océanos?
Cómo funciona la "lectura de huellas" hiperespectral
La base del éxito de EMIT reside en una técnica conocida como imagen hiperespectral o espectroscopia de imagen. En lugar de describir cada punto de la superficie del planeta con tres colores básicos (rojo, verde, azul), el instrumento mide la reflexión de la luz en cientos de pequeñas "franjas" de longitudes de onda. Cada mineral, plástico o material orgánico absorbe y refleja la luz de forma única, creando un espectro reconocible que los expertos suelen llamar "huella dactilar molecular".
El plástico, por ejemplo, tiene en el rango infrarrojo una serie de líneas de absorción características asociadas a los enlaces carbono-hidrógeno en las cadenas de polímeros. Diferentes tipos de plástico (polietileno, polipropileno, poliestireno, poliéster y otros) tienen matices en esos espectros, dependiendo de la estructura química, el color y los posibles aditivos. De este modo, al menos en teoría, se puede distinguir desde la órbita no solo la presencia de plástico, sino también el tipo aproximado de polímero.
Sin embargo, para que los satélites puedan reconocer automáticamente tales señales en condiciones reales, es necesario contar con una base de referencia espectral amplia y estandarizada para una gran variedad de residuos que encontramos en el medio ambiente. Precisamente ahí entran en la historia Ashley Ohall y la nueva biblioteca de datos MADLib.
MADLib: una biblioteca global de huellas de basura marina
Durante unas prácticas en la NASA, la científica marina Ashley Ohall reunió a un equipo internacional de investigadores para resolver uno de los problemas clave de la detección remota de basura marina: la falta de una biblioteca única y de calidad de "huellas" espectrales de diferentes tipos de basura. Durante años, laboratorios de todo el mundo habían medido la reflexión de plásticos y otros materiales con espectrómetros manuales, pero los datos permanecían dispersos en diferentes bases de datos, tablas y publicaciones, a menudo en formatos desiguales.
MADLib (MArine Debris hyperspectral reference Library collection) nació precisamente como un intento de unificar esos datos. En un trabajo publicado a finales de 2025 en la revista Earth System Science Data, los autores indican que la biblioteca contiene 24.889 mediciones hiperespectrales tomadas de 3.032 muestras de residuos, recogidas de 13 fuentes de datos diferentes. En ella se encuentran tanto materiales plásticos como no plásticos: trozos de cuerdas, redes de pesca, neumáticos, metales, materiales espumosos, corcho, vidrio, así como piezas típicas de envases como botellas, tapones y láminas.
Se ha prestado especial atención al plástico, dado que constituye la mayor parte de la basura marina. La biblioteca abarca los espectros de 19 polímeros diferentes, habiéndose registrado las muestras en distintos estados: completamente nuevas, parcialmente "meteorizadas" al sol, cubiertas de algas, húmedas y secas, e incluso sumergidas en agua. Los investigadores estandarizaron estrictamente la forma de recogida y procesamiento de datos para que los algoritmos posteriores pudieran comparar sin problemas los espectros de laboratorio con los registrados desde el aire o el espacio.
En la práctica, MADLib funciona como un catálogo: cuando un satélite o un avión capta una imagen hiperespectral de la superficie marina, un algoritmo puede comparar cada píxel sospechoso con miles de "huellas" conocidas de la biblioteca. Si la señal coincide con algún tipo de plástico u otro residuo, el sistema puede marcar con un cierto grado de confianza que en la superficie del océano está presente un tipo concreto de material.
Por qué es más difícil encontrar plástico en el océano que en un vertedero
Si el plástico se puede ver en vertederos e invernaderos, es lógico preguntarse por qué no podríamos encontrarlo con la misma facilidad en la superficie marina. La respuesta reside en la física de la luz y las particularidades del entorno acuático.
El agua de mar absorbe fuertemente la radiación infrarroja, precisamente el área del espectro en la que el plástico tiene sus características más pronunciadas. Mientras que en seco los objetos de plástico son claramente visibles para EMIT e instrumentos similares, en cuanto acaban en el agua su señal infrarroja se debilita bruscamente. Problemas adicionales crean las olas, la espuma y la reflexión de la luz solar ("sun glint") en la superficie, que pueden enmascarar las sutiles diferencias en el espectro entre el plástico y, por ejemplo, las algas marinas o el material orgánico natural.
Otra dificultad es la escala del problema. Aunque en los medios se suelen destacar las grandes "islas de basura" como la del Pacífico Norte, la mayoría del plástico se encuentra en forma de fragmentos relativamente pequeños de plásticos dispersos en un espacio inmenso. Un satélite hiperespectral que observa la superficie del mar desde una altura de varios cientos de kilómetros debe simultáneamente:
– distinguir objetos muy pequeños en píxeles de decenas de metros de tamaño
– diferenciar su espectro de materiales naturales a menudo muy similares
– lidiar con los cambios de iluminación, turbidez del agua y condiciones atmosféricas.
Por ello, los expertos subrayan que EMIT e instrumentos similares funcionan actualmente mejor en fuentes terrestres de contaminación por plástico (por ejemplo, junto a ríos, vertederos o zonas industriales cerca de la costa), donde el fondo es relativamente "limpio" y donde es posible mapear los puntos calientes antes de que los residuos lleguen siquiera al mar.
No obstante, al mismo tiempo se están realizando experimentos que combinan datos de múltiples sensores y diferentes plataformas (desde satélites y aviones de investigación hasta drones y mediciones desde barcos) para encontrar la estrategia óptima para la detección de plástico en el propio océano.
Satélites, aviones e inteligencia artificial: una nueva generación de herramientas
La NASA e instituciones asociadas están invirtiendo en los últimos años esfuerzos significativos en el desarrollo de algoritmos que, a partir de imágenes satelitales, puedan reconocer automáticamente "islas" de basura marina. Para este fin se utilizan tanto imágenes de acceso público del sistema europeo Sentinel-2 como satélites comerciales con alta resolución espacial. En uno de los proyectos, publicado a través del programa IMPACT de la NASA, los científicos entrenan redes neuronales profundas para que detecten parches de basura en la superficie del mar comparando miles de ejemplos etiquetados.
Un papel clave en tales sistemas lo tienen las bases de referencia como MADLib. Estas permiten que los algoritmos no se basen solo en el "aspecto" del objeto en el espectro visible, sino también en diferencias más finas en la señal hiperespectral. En el futuro se espera que estos modelos se utilicen en combinación con nuevas misiones como la PACE (Plankton, Aerosol, Cloud, ocean Ecosystem) de la NASA, lanzada en 2024, que pone en órbita otro instrumento hiperespectral avanzado para medir el color de los océanos. Aunque PACE no se diseñó exclusivamente para el plástico, su sensibilidad a los cambios en las propiedades ópticas de la capa superficial del mar podría ayudar a distinguir zonas con una mayor concentración de basura marina.
Paralelamente, se están desarrollando conjuntos de datos especializados para el aprendizaje automático que combinan imágenes satelitales, mediciones de campo y posiciones de basura marina etiquetadas manualmente. El objetivo es crear un ecosistema robusto en el que se puedan probar y comparar nuevos algoritmos, y utilizar los resultados en sistemas operativos reales de vigilancia marina.
De mapas globales a decisiones locales
¿Por qué es importante saber exactamente dónde se encuentran las franjas de basura marina y qué tipos de plástico predominan? La respuesta es sencilla: sin datos precisos espacial y temporalmente, es difícil diseñar medidas eficaces.
Si las observaciones satelitales muestran que ciertos tipos de plástico se acumulan sobre todo en las desembocaduras de ríos concretos, es una señal para las autoridades locales de que hay que reforzar el control de vertederos y sistemas de recogida de residuos en esas cuencas. Si se descubre que los equipos de pesca o acuicultura constituyen una parte notable de los residuos en un área determinada, los reguladores pueden orientar las políticas hacia mejores estándares de etiquetado y devolución de equipos, sistemas de depósito o incentivos para alternativas.
El mapeo de "puntos calientes" de plástico cerca de regiones turísticas ayuda a planificar la limpieza de playas y campañas educativas, y la información sobre los tipos de materiales puede ser clave para la industria del reciclaje que desarrolla tecnologías para el procesamiento de polímeros específicos. Para los científicos, tales datos abren la posibilidad de vincular el movimiento de los residuos con las corrientes marinas, los patrones climáticos y los cambios en los ecosistemas.
Por ello, los expertos destacan que el trabajo actual en EMIT y MADLib es solo la fase inicial: para que la tecnología hiperespectral se integre realmente en la gestión diaria del mar, es necesario vincular los datos satelitales con el monitoreo local, el marco legal y las decisiones económicas.
Las personas detrás de la tecnología: motivación y esperanza
Detrás de las cifras y los términos técnicos hay personas concretas. Ashley Ohall, originaria de Florida, creció junto a una costa en la que los rastros de plástico son cada vez más evidentes. En declaraciones con motivo de la publicación de MADLib, subrayó que su objetivo es mostrar cómo las investigaciones remotas pueden convertirse en una herramienta fiable para el seguimiento de la basura marina, y que el hecho de que algo no fuera posible hasta ahora no significa que no pueda lograrse en el futuro.
A nivel de la sede de la NASA en Washington, los programas que apoyan estas investigaciones se coordinan dentro de los departamentos de oceanografía y biogeoquímica. La científica de programas Kelsey Bisson destaca que las personas tienen una conexión intuitiva, casi emocional, con el mar y su salud, y que precisamente por eso la tarea de la agencia es aprovechar la tecnología avanzada para responder a este desafío global. En su perspectiva, el seguimiento de la basura marina es una continuación natural de la tradición de la NASA de utilizar satélites para resolver problemas socialmente importantes, desde la calidad del aire hasta la seguridad alimentaria.
Una postura similar comparte la comunidad científica más amplia reunida en torno a grupos de trabajo internacionales para la detección remota de basura marina. El acceso abierto a los datos, una metodología transparente y la colaboración entre oceanógrafos, expertos en detección remota, programadores y responsables de la toma de decisiones son requisitos previos para que técnicas como la imagen hiperespectral puedan aplicarse siquiera fuera del laboratorio.
Qué sigue: del prototipo al sistema operativo para el cuidado de los océanos
Actualmente, la capacidad de EMIT para reconocer el plástico en tierra y la biblioteca MADLib que estandariza casi 25.000 registros espectrales representan los cimientos del futuro sistema de vigilancia de basura marina desde el aire y desde el espacio. Sobre esos cimientos ya se están construyendo prototipos de algoritmos que unirán diferentes misiones satelitales, modelos meteorológicos y mediciones de campo.
Los siguientes pasos incluyen:
- seguir ampliando las bases de datos espectrales, especialmente para el plástico en diferentes condiciones en el mar (cubierta de algas, biopelícula, diversos espesores de la capa de agua sobre el residuo)
- desarrollo de métodos que combinen los datos hiperespectrales de múltiples espectros e imágenes visuales de alta resolución de satélites comerciales
- armonización de nuevas misiones satelitales, como PACE y misiones especializadas planificadas para el seguimiento de basura marina, con las necesidades de los estados costeros y las organizaciones internacionales
- construcción de centros operativos que conviertan los datos en mapas prácticos y alertas para los organismos competentes en tiempo real o casi real
Aunque el camino hacia esa meta es largo, la combinación de datos espectrales precisos, algoritmos avanzados y sensores satelitales cada vez más potentes ofrece un nuevo tipo de "radar" para el plástico, uno que no depende de expediciones ocasionales y recogida manual de muestras, sino que puede vigilar continuamente todo el planeta. En un mundo en el que el plástico moldea cada vez más los ecosistemas, la capacidad de seguir desde el espacio dónde se encuentra y hacia dónde viaja podría convertirse en una de las herramientas clave en los esfuerzos para preservar la salud de los océanos para las futuras generaciones.
Fuentes:- NASA / Phys.org – informe sobre el uso del sensor EMIT para la detección de residuos plásticos y el desarrollo de la biblioteca espectral MADLib link- NASA – página oficial de la misión EMIT con descripción del instrumento, objetivos y estado de la misión en la Estación Espacial Internacional link- Earth System Science Data – trabajo científico "The MArine Debris hyperspectral reference Library collection (MADLib)" (Ohall y col., 2025), descripción de la base de 24.889 espectros de 3.032 muestras de residuos link- 4TU Research Data – repositorio con el conjunto completo de espectros MADLib y los metadatos correspondientes para el desarrollo de algoritmos de detección remota de basura marina link- NASA Earthdata / NASA IMPACT – proyectos y publicaciones en blogs sobre el uso de inteligencia artificial y satélites comerciales para la detección de basura marina y contexto más grueso de la detección remota de marine debris link- UNEP – descripción de la contaminación plástica marina y estimaciones de que más de 11 millones de toneladas de plástico entran anualmente en los océanos, con énfasis en la necesidad de una respuesta global link
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