La nariz electrónica explicada. ¿Pueden oler las máquinas?

¿Te imaginas a una máquina diciéndote a qué huele una flor? Parece algo sacado de la ciencia ficción, pero ya es una realidad gracias a las narices electrónicas.

¿Qué es una nariz electrónica?

La nariz electrónica en un instrumento que intenta imitar el sistema olfativo humano. Una nariz electrónica o e-nariz  es un dispositivo que puede identificar los componentes específicos de un olor para analizar su composición química.  El dispositivo tiene dos mecanismos básicos:

•          Un mecanismo para la detección química, por ejemplo, una matriz de sensores electrónicos.
•          Un mecanismo para el reconocimiento de patrones, por ejemplo, una red neuronal.

Quizás te sorprenda saber que las narices electrónicas ya llevan algunos años entre nosotros, aunque su precio y tamaño las hacían poco asequibles. La investigación actual se centra en hacer los dispositivos más pequeños, menos caros y más sensibles. De hecho, ya pueden encontrarse narices artificiales del tamaño de un foso.

¿Cómo funciona una nariz electrónica?

Por si no lo sabías un olor se compone de moléculas. Cada olor está formado por diferentes moléculas, que difieren en tamaño y forma. Esas moléculas se unen a los receptores alojados en  nuestra nariz. Cuando un receptor específico se une a una molécula,  se envía una señal al cerebro y el cerebro identifica el olor asociado con esa molécula particular.

Las narices electrónicas basan su funcionamiento en el mismo modelo, solo que en vez de receptores hay sensores y la señal se transmite a un programa que lo procesa, en vez de a un cerebro. Una nariz electrónica tradicional tiene un conjunto de sensores químicos diseñados bien para detectar gases o vapores. Estos sensores no están ajustados para un solo producto químico, pero detectan familias de productos químicos, por ejemplo, alcoholes.

La nariz electrónica se inició como un proyecto que permitiera a una máquina reconocer algunos grupos químicos. En su origen se basaba en una tecnología que tomaba como modelo los aromas de la naturaleza, actualmente ya se pueden incorporar otros aromas sintéticos.

A medida que los aromas se vuelven más complejos, la nariz electrónica debe adaptarse a nuevos retos, uno de ellos es que en los humanos no solo percibimos aromas mediante un reconocimiento químico, oler tiene implicaciones emocionales, juegos con la memoria y otras particularidades individuales. No solo olemos, sino que damos valor a cada aroma, incorporar estas sensaciones en una nariz electrónica es complejo, pero ya se está trabajando para conseguirlo. 

La nariz electrónica es una herramienta que imita el sistema olfativo, mediante la captación, la separación y la identificación de olores. Tiene además la capacidad de establecer comparaciones y hacer mediciones olfativas de acuerdo a ciertos parámetros.

La nariz electrónica está provista, entre otros, de elementos electrónicos, químicos y ópticos, además de programarse mediante sofisticados algoritmos. En su diseño se aprovechan las ventajas de la nanotecnología, así se logran componentes más sofisticados, precisos y reducidos. 

La nariz electrónica funciona a partir de su capacidad para captar partículas volátiles orgánicas, es decir, sustancias que se desprenden de los elementos que huelen.

Estos pueden ser captados por aditivos químicos de la nariz electrónica, de modo que, al reaccionar en el contacto, se logra una identificación inmediata mediante una serie de sensores especializados. Por otra parte, también puede reconocer patrones, lo que facilita identificar sustancias, reacciones repetitivas, etc.

La manera en la que trabaja la nariz electrónica es por separación de los aromas en elementos fundamentales. Un olor tiene compuestos químicos y patrones que se repiten, debido a las moléculas, estas son las mismas en cada tipo de olor. El objetivo es reconocer estas formaciones y compararlas con una base de datos extensa, para identificar a qué aroma corresponden.

Las muestras se toman en varios intervalos de tiempo, para mejorar la precisión de los sensores electroquímicos. Es importante resaltar que la finalidad de una nariz electrónica no es captar un olor determinado, sino grupos reconocibles, por ejemplo los alcoholes.

En los seres humanos las moléculas entran en contacto con los receptores que están en la nariz, luego se manda una notificación al cerebro que compara con lo que conoce anteriormente. Así se identifica un olor o se aproxima a algo conocido. Los componentes de este instrumento captan gases, vapores y partículas imperceptibles. También detectan y analizan factores como humedad, temperatura o saturación, ya que estas cualidades modifican la información de los olores.

¿Para qué se usa una nariz electrónica?

Las narices electrónicas se usaban en aplicaciones de control de calidad en industrias alimentarias y cosméticas. Las aplicaciones actuales incluyen la detección de olores específicos para el diagnóstico médico en enfermedades. Por ejemplo, ya se ha demostrado que se puede detectar la tuberculosis con estos instrumentos en la respiración. Además, también se utiliza en la detección de contaminantes y fugas de gas para la protección del medio ambiente.

Las narices electrónicas son un buen ejemplo de un área de investigación en crecimiento llamada biomimética o biomimetismo, que consiste en aplicaciones hechas por el hombre imitando los fenómenos naturales.

Parece casi inmediata la asociación entre un instrumento como la nariz y el mundo de la perfumería, de hecho, ya hay varias aplicaciones en las que se utiliza.

Una de ellas es la detección de los olores que componen una fragancia. Validar la autenticidad y calidad de las esencias de un perfume es complejo, además de requerir tiempo, la nariz electrónica puede ofrecernos un análisis inmediato.

La verificación de un perfume es muy valiosa para la industria. Constata la veracidad en los procesos, apoya el trabajo de los perfumistas y protege a los clientes. Es un beneficio para todos. Con la nariz electrónica el proceso es más rápido, el dispositivo identifica las sustancias en las mezclas, incluso cuando tienen cientos de ingredientes. Además, puede determinar los porcentajes para compararlos con estándares de calidad. En esta tarea se le suministra información previa, lo que los investigadores llaman una huella digital olfativa. Así identifica patrones que deben existir en los perfumes que evalúa. 

Otros usos: nariz electrónica en la industria alimentaria

De acuerdo con las regulaciones legales, hay varios elementos que no pueden entrar en contacto con lo que comemos, con el objetivo de proteger la salud pública. La nariz electrónica facilita y hace más eficiente este proceso, al poder identificar los elementos perjudiciales. También hace más rápido este procedimiento.

Determinar si un alimento está en proceso de descomposición es otra ventaja de la nariz electrónica. Con una muestra del olor se rastrean sustancias que delatan un mal estado de un producto. Este tipo de medición también permite verificar que el olor y el sabor son óptimos en un alimento.

¿Es posible tener acceso a una nariz electrónica?

Al principio, la complejidad de estos dispositivos hacía difícil que los laboratorios dispusieran de dispositivos electrónicos de este tipo. Con el tiempo, más centros de desarrollo, así como universidades y laboratorios, han desarrollado sus propios diseños.

En la actualidad ya hay sensores que funcionan con aplicaciones en el móvil, permitiendo captar aromas para industrias como la perfumería y el sector de la alimentación. 

¿Cuál es el precio medio de una nariz electrónica?

Los diseños de estos dispositivos olfativos varían de acuerdo a diferentes características. Los dispositivos más económicos se pueden adquirir por 700 €, aunque existen accesorios más complejos con un valor superior.