Fruto del trabajo e investigación que venimos desarrollando en Agrama como expertos en el ámbito del análisis para la agricultura y el medioambiente, hemos puesto en marcha un servicio específico destinado a la realización del estudio en profundidad de isotopos estables C13/c12, O 18 y O16, N15 y N14 entre otros: o lo que es lo mismo: la relación isotópica 13C/12C(ð 13C), relación isotópica 15N/14N (ð 15N) y relación isotópica 18O/16O (ð 18O).

Para la realización de este tipo de análisis, desde Agrama empleamos la espectometría de masas de relaciones isotópicas o Isotope Ratio Mass Spectrometry (IRMS), una de las técnicas más habituales en el proceso de determinación de las relaciones isotópicas de elementos ligeros.

Veamos, a continuación, los fundamentos de este proceso y el resultado que se obtiene fruto del análisis de isótopos estables.

¿Qué son los isótopos?

Para hablar de ello, tenemos que partir del conocimiento sobre cómo se estructuran los átomos. Los átomos está formados por electrones, protones y neutrones. Del número específico de cada uno de estos elementos que componen el átomo, depende que el mismo pertenezca a un elemento químico concreto. Este es el criterio seguido para conformar nuestra actual tabla periódica.

No obstante, existen átomos que pertenecen a un mismo elemento químico, pero presentan cantidades distintas de neutrones en su núcleo. Aquí es donde aparece una variedad específica que se denomina «isótopos». Los isótopos de un mismo elemento tienen propiedades químicas prácticamente similares. Sin embargo, difieren en cuanto a propiedades físicas. En concreto, en su masa atómica. Si esta desprende radiación, entonces pasará a denominarse como «isótopo radiactivo» o «inestable». En caso contrario, hablaremos de «isótopos estables».

Los isótopos nos ayudan en el proceso de extracción de conclusiones sobre la materia de análisis. Es posible conocer, gracias a la medición de la cantidad y proporción de isótopos, su origen, historia, fuente, etc. Asimismo, llevados a ámbitos como la agricultura o medioambiente, nos permiten establecer conclusiones sobre necesidades en materias de vitaminas, agua, dosis adecuadas de fertilizantes, etc.

Isótopos estables, ¿qué son y cuáles son sus usos principales?

Los átomos que no presentan radiación, más concreta su masa atómica, son considerados isótopos estables. Este tipo de isótopos, aunque no emiten radiación, presentan propiedades únicas que pueden ser empleadas en mejoras para la gestión del agua y suelo, evaluaciones de nutrientes en cultivos y estudios de carácter medioambiental.

El valor de estos isótopos estables reside en su potencial de uso en diferentes ámbitos de estudio. A continuación, se exponen algunos de sus principales y actuales usos:

  • Análisis de agua. Conocer la cantidad de isótopos estables y su proporción en las muestras de agua, facilita información sobre el origen de las mismas, su historia, fuentes, sumideros, etc. Gracias a esto, también es posible determinar aspectos como la cantidad de nitrógeno que presenta la muestra o de carbón, entre otros.
  • Como elementos trazadores en ámbitos como la agricultura o el medioambiente. Esta tipología de isótopos no radiactivos los convierte en elementos idóneos para ser tradazores, es decir, herramientas perfectas para añadir deliberadamente lo que se desea al sistema. Es una técnica muy habitual en la agricultura o nutrición. Algunos ejemplos son el deuterio 2H en nutrición o el nitrógeno 15 en la agricultura.
  • Los isótopos estables también pueden emplearse para estudiar el suelo, el cuerpo humano, los animales y las plantas.
  • En estudios de agricultura para evaluar el rendimiento de los cultivos y determinar las dosis óptimas de fertilizantes necesarias según cada tipo.

La firma isotópica y su importancia

Se trata del conjunto de proporciones de los diferentes isótopos de un elemento en una muestra. Podríamos considerarlas como una especie de «huella dactilar» que permite rastrear la materia y localizarla.

Esta firma ofrece información sobre distintos aspectos del agua, las plantas, la tierra o los animales. Como por ejemplo, información sobre los procesos migratorios de las aves, la dieta seguida por los animales, el origen de un alimento para garantizar su pureza, etc.

Entre los tipos de isótopos estableces más estudiados se encuentran algunos como el hidrógeno, carbono, nitrógeno y oxígeno. Elementos ligeros que, además de ser los mayoritarios en el entorno natural, presentan las mayores variaciones de relaciones isotópicas al estar sometidos, con frecuencia, al fraccionamiento isotópico.

El método habitual empleado para realizar análisis de isótopos estables es la espectometría de masas de relaciones isotópicas. Una técnica de laboratorio que consiste en identificar un compuesto mediante la determinación de su peso molecular y analizando su abundancia isotópica.

Los análisis pueden ser llevados a cabo sobre muestras muy variadas La tipología de muestras más habituales en el laboratorio, así como sus principales aplicaciones, pueden resumirse en los siguientes campos:

Agricultura

Partiendo del uso de fertilizantes con el isótopo nitrógeno 15 añadido, ayudan a identificar la eficacia con la que los cultivos están absorviendo el fertilizantes, con el obejetico de determinar la dosis adecuada a emplear.

Calidad alimentaria.

Confirman el origen y zona del alimento, así como su posible pureza. Es muy útil en la detección de fraudes alimenticios. Como por ejemplo, en estudios del aceite de oliva para garantizar su DOP o de vinos.

Medio ambiente.

Los estudios isotópicos de d 13C y d 15N en suelos y materia orgánica; y de d 13C, d 15N y d 18O en contaminantes de aguas, desprenden información relevante sobre la existencia de posibles agentes contaminantes y su nivel de presencia.