aplicaciones drones. medioambiente y contaminación. jornada spri. diego moreno

AIRBIOTA-CM airbiota.com Conocer y modelizar la contaminación biológica del aire urbano

Drones: tecnología, normativa y negocio Vitoria-Gasteiz , 19 de junio de 2015

Requerimientos de los drones para el estudio de la contaminación biológica del aire

(PROGRAMA AIRBIOTA-CM)

Andrés Núñez1, Ana M. García1, A. Montserrat Gutiérrez2, Zuzana Ferencova2,

Antonio Alcamí3, Pascual Campoy4, Raúl Guantes5, Diego A. Moreno1

1Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales, Universidad Politécnica de Madrid (ETSII-UPM) 2Departamento de Biología Vegetal II, Universidad Complutense de Madrid 3Centro de Biología Molecular Severo Ochoa, Consejo Superior de Investigaciones Científicas-Universidad Autónoma de Madrid (CSIC-UAM) 4Computer Vision Group, Centre for Automation and Robotics (CSIC-UPM) 5Department of Condensed Matter Physics, Facultad de Ciencias, Universidad Autónoma de Madrid


Índice

-Objetivos del Programa AIRBIOTA-CM -Contaminación biológica (microbiota) del aire -Captadores para la microbiota del aire -Requisitos de los drones para muestrear la microbiota del aire


Objetivos del Programa AIRBIOTA-CM

Estudiar la biodiversidad microbiana (microbiota) presente en el aire (polen, hongos, bacterias, virus): -En diferentes lugares -En diferentes estaciones del año -A diferentes alturas -Con nueva metodología: secuenciación masiva


Enfermedades transmitidas

por el aire Afectados

Alergias (Hipersensibilidad)

Hipersensibilidad

Neumonías

Micosis sistémicas

Micotoxicosis

Amigdalitis, Faringitis

Bronquitis, Escarlatina

Difteria, Neumonía

Meningitis, Tosferina

Tuberculosis,

Legionelosis

Carbunco pulmonar

Resfriado común

Gripe, Bronquitis

Sarampión, Paperas

Poliomielitis,

Varicela, Rubeola,

Gastroenteritis

AIRE

ANIMALES

(Granjas)

PLANTAS

(Cosechas)

HUMANOS

Agentes

responsables

POLEN

HONGOS

BACTERIAS

VIRUS

PATRIMONIO


Concentración y tamaño de la microbiota y de su genoma en el aire

Total (aprox.)

-Polen 10E3-10E4 granos polen/m3 10-100 µm 100 Mb-110 Gb 10E5-10E9 Mb

-Hongos 10E4 esporas/m3 1,0-100 µm 9 Mb-1.000 Mb 10E5-10E7 Mb

-Bacterias 10E4-10E8 células/m3 0,2-750 µm 0,3 Mb-10 Mb 10E3-10E9 Mb

-Virus 10E7 VLPs/m3 0,015-0,45 µm 4 Kb-0,2 Mb 10E4-10E6 Mb

La cantidad del ADN dependerá de los microorganismos

presentes en el aire, del sistema de captación y del tiempo de

captación. A mayor tiempo de captación, mayor concentración

de microorganismos y por tanto más cantidad de ADN.


Captación e identificación del polen y esporas de hongos del aire

Identificación directamente por microscopía óptica sobre la banda adhesiva, adecuadamente teñida para polenes y esporas de hongos del aire. Principal desventaja no se evalua la viabilidad.

Captador universal Burkard, 10 L/min durante 1 semana. Peso del equipo > 10 kg. Diseñado para polen y esporas de hongos. El aire impacta sobre una cinta adhesiva.


Captación e identificación de hongos y bacterias del aire

Captador Millipore M_Air_T, 140 L/min durante 7 min. Peso del equipo 2 Kg. Diseñado para bacterias y hongos. Procedimiento de impacto sobre medio de cultivo o filtro de membrana en Placa Petri.

EF010677

EF010692

EF010679

EF010740

EF010691

EF010739

EF010738

EF010743

EF010685

EF010745

EF010676

EF010688

EF010741

EF010687

EF010742

EF010686

EF010744

EF010690

EF010689

EF010675

Firm

icu

tes

Act

ino

bac

teri

a

Arbol filogenético de bacterias identificadas a partir de las muestras de aire en la proximidad a las cuevas rupestres de Covalanas y la Haza (Ramales de la Victoria, Cantabria).

Tesis Doctoral V.M. Rivalta , UPM, 2008.

Identificación por cultivo o por técnicas

independientes de cultivo (genómica).


Captación de partículas sólidas seleccionadas por tamaño

Filtro de nitrocelulosa (0,22 μm) acoplado a una bomba de vacío, 50 L/min durante tiempo seleccionable. Peso del equipo 4 kg. Procedimiento de retención de partículas/microorganismos mayores del tamaño de poro.

Hongos, granos de polen y bacterias observados al microscopio electrónico de

barrido.


Comprobación del prototipo en tierra

-Lugar: Leganés (Madrid)

-Duración: 1 hora

-Velocidad: 30-60 km/h

-Fecha: 17-mayo-2015

-Peso: 1 kg


La metagenómica no requiere

que las muestras se cultiven,

pero si se necesita una

cantidad mínima de ADN para

poder secuenciarlo y conocer

el 100% de la muestra.

Metagenómica

Secuencia completa genoma humano: 3 mil millones bases 10 años y 2.047 millones de euros

Secuenciación masiva de tercera generación

HiSeqX, Ion Proton: Genoma humano por 760 euros en menos de un día

2014

2003


Eficiencia de los captadores

Burkard 10 L/min 1 semana (50 m3) Abril-2015*

Bomba 50 L/min 5 h (15 m3) Abril-2015*

MAT 150 L/min 2 h (20 m3) Abril-2015 *

Coche 30-60 Km/h 1 h (15 m3 - 30 m3 ) Mayo-2015

Marcador tamaño ADN

* Terraza de la ETS de Ingenieros Industriales ( UPM), Mar-Jun 2015


Retos para un dron muestreador de la

contaminación biológica del aire

-Tiempo de vuelo -Altura de vuelo -Carga máxima -Control remoto del captador


UNIÓN EUROPEA Fondos Estructurales

Dirección General de Universidades e Investigación CONSEJERÍA DE EDUCACIÓN, JUVENTUD Y DEPORTE

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