José María Fernández, catedrático de escuela universitaria en la Universidad de Córdoba
La Universidad de Córdoba ha depurado una tecnología que permite identificar los colores presentes en un objeto y, lo más novedoso, cuantificarlos. En algunos procesos industriales como la producción de materiales de construcción o de cerámicas, en los que se aplican pigmentos para embellecerlos, este hallazgo puede contribuir considerablemente a abaratar los costes de producción, al poder calcular con mayor eficacia las materias primas necesarias para colorear.
Los investigadores del grupo de investigación que dirige el profesor José María Fernández han probado con éxito esta técnica y creen que puede ser empleada para otros campos, desde la rehabilitación de viviendas a la agricultura o la geología o para hacer el tráfico más seguro usando hormigón coloreado in situ, en carriles bici o cruces peatonales.
La tecnología se basa en un concepto físico elemental. Todo cuerpo iluminado absorbe una parte del espectro electromagnético y refleja el resto. Ese reflejo llega al ojo humano y es interpretado por el cerebro como un color, que depende de la longitud de onda reflejada. El color rojo posee una longitud de onda diferente al verde, por ejemplo. En concreto, esta técnica se basa en la reflectancia difusa.
“Debido a que la superficie de los materiales es, generalmente, irregular, no totalmente lisa, la luz no se refleja de forma perfecta, sino de forma no coherente. Esto, que puede parecer contraproducente, es sin embargo beneficioso. Es precisamente la luz reflejada de manera difusa la que permite identificar los colores y cuantificarlos”, explica José María Fernández, del Departamento de Química Inorgánica e Ingeniería Química de la UCO. La tecnología de reflectancia difusa es ya empleada en terrenos tan diversos como la determinación de sedimentos marinos o la farmacología.
Los investigadores de la UCO han conseguido no sólo identificar colores en materiales de construcción como los morteros de revestimiento, sino cuantificar la cantidad de pigmento presente en cada caso. Esta mejora cuantitativa ha sido publicada recientemente en la revista científica Talanta. Ahora confían en expandir esta técnica a otros campos del conocimiento, como la identificación de desperfectos a través de variaciones de las tonalidades visibles en fachadas y otras partes del edificio para encauzar trabajos de restauración, trabajos geológicos o en el control de cultivos a través de drones dotados con cámaras que identifiquen las variaciones en la coloración de las hojas, por ejemplo.
Cambio en una función matemática
Para lograr la mejora cuantitativa, han empleado un algoritmo que consiste en calcular la segunda derivada de la función matemática denominada Kubelka-Munk, aplicada al espectro de reflectancia difusa de cada color, de cada longitud de onda en la que se descompone la luz visible. Los investigadores observaron que la aplicación de esta segunda derivada actuaba como una lupa sobre el material, amplificando la señal de las longitudes de onda y permitiendo calcular la composición del color en cada muestra, aunque el contenido de pigmento fuera pequeño.
Esta técnica se empleó primero en morteros monocapa y de revestimiento, cuyo uso es bastante habitual en los últimos años en España. Estos morteros cubren las paredes exteriores de los edificios y los decoran de blanco y con tonalidades rojas u ocres. Existen ya variedades comerciales que incorporan pigmentos ocres, rojos e incluso verdes. Estos morteros permiten un ahorro considerable en pintura exterior. En el trabajo de investigación se pudo identificar con precisión la cantidad mínima necesaria de pigmento para obtener el color deseado, al abaratar los costes en estos morteros de revestimiento coloreados. En otra fase de la experimentación, también se probó en cerámicas.
El trabajo de investigación forma parte de la tesis doctoral de María del Camino Zurita, defendida a final de 2015; aunque el bagaje investigador de la Universidad de Córdoba en la identificación del color es anterior. José María Fernández comenzó sus estudios de los colores en un trabajo conjunto con el grupo de arqueología que dirige el catedrático Desiderio Vaquerizo. Entonces, trataron de identificar las tonalidades presentes en mosaicos del yacimiento de la villa romana de El Ruedo, en Almedinilla (Córdoba). Desde 2005, se trabaja ya específicamente en la reflectancia difusa.
María del Camino Zurita Ares, José María Fernández. ‘A general method for the quantitative assessment of mineral pigments’. Talanta. 2016 Jan 1; 146:303-9. doi: 10.1016/j.talanta.2015.08.061. Epub 2015 Aug 29.