En el Centro de Geociencias y Medioambiente de la Universidad de Tubinga, el grupo de investigación de geoquímica isotópica estudia muestras geológicas —minerales, rocas, meteoritos, sedimentos, suelos, agua y materiales atmosféricos— para comprender mejor la formación del Sistema Solar y de la Tierra, los procesos que tienen lugar en el interior terrestre y en sus reservorios superficiales, las fluctuaciones climáticas del pasado y la contaminación de origen antropogénico.

Para responder a estas preguntas de investigación, el grupo utiliza técnicas avanzadas de espectrometría de masas para determinar las concentraciones de elementos mayoritarios y elementos traza, así como las abundancias isotópicas. Para ello, es necesario digerir la muestra de forma completa y fiable antes del análisis.

Desafíos de la digestión de muestras geológicas

La digestión de minerales y rocas es un proceso exigente. Los minerales resistentes, como el circón, el rutilo, la ilmenita, la espinela y el granate, suelen requerir una digestión ácida a temperaturas superiores a 250 °C y presiones de más de 50 bar. Estos minerales deben descomponerse por completo, ya que pueden contener altas concentraciones de determinados elementos traza.

Además de lograr una disolución completa, es igualmente importante que la muestra sea representativa. Se necesitan cantidades suficientes de muestra para evitar el «efecto pepita» causado por minerales poco frecuentes y garantizar que los datos de elementos e isótopos sean representativos. Al mismo tiempo, es indispensable minimizar la contaminación procedente del sistema de digestión, especialmente en el análisis isotópico de elementos traza.

Digestión por microondas a alta presión con Multiwave 7501

Multiwave 7501 de Anton Paar permite superar estos desafíos gracias a su principio de cavidad de digestión presurizada. Permite digerir simultáneamente varias muestras en viales económicos de PTFE-TFM a temperaturas de hasta 300 °C (habitualmente, alrededor de 270 °C) en menos de dos horas.

Antes del calentamiento, los viales se presurizan con nitrógeno a una presión de entre 60 y 100 bar, lo que evita que hiervan los ácidos utilizados para la digestión. Esto mantiene los componentes volátiles en solución y facilita la disolución completa de minerales resistentes a temperaturas más elevadas. 

Digestión eficiente con menor contaminación

En comparación con las bombas de digestión convencionales, Multiwave 7501 permite una digestión más rápida, una mayor capacidad de procesamiento y un mejor control de las condiciones de digestión. Los sistemas convencionales suelen tardar varios días, solo permiten procesar unas pocas muestras y pueden introducir contaminación procedente de componentes calientes de acero inoxidable.

En Multiwave 7501, la camisa de acero que rodea la cavidad presurizada se refrigera con agua durante la digestión. Esto ayuda a evitar la contaminación metálica por difusión y favorece la preparación limpia de las muestras que exige el análisis geoquímico isotópico.