Un nuevo sensor detecta "sustancias químicas nocivas para siempre" en el agua potable
Un sistema fácil de usar podría ofrecer una forma barata y rápida de analizar los PFAS
Químicos del MIT han diseñado un sensor que detecta cantidades minúsculas de sustancias perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas (PFAS), sustancias químicas presentes en envases de alimentos, utensilios de cocina antiadherentes y muchos otros productos de consumo.
Estos compuestos, también conocidos como "sustancias químicas para siempre" porque no se descomponen de forma natural, se han relacionado con diversos efectos nocivos para la salud, como cáncer, problemas reproductivos y alteraciones de los sistemas inmunitario y endocrino.
Utilizando la nueva tecnología de sensores, los investigadores demostraron que podían detectar niveles de PFAS tan bajos como 200 partes por billón en una muestra de agua. El dispositivo que diseñaron podría ofrecer a los consumidores una forma de analizar el agua que beben, y también podría ser útil en industrias que dependen en gran medida de las sustancias químicas PFAS, como la fabricación de semiconductores y equipos de extinción de incendios.
"Existe una necesidad real de estas tecnologías de detección. Estamos atrapados con estas sustancias químicas durante mucho tiempo, así que tenemos que ser capaces de detectarlas y deshacernos de ellas", afirma Timothy Swager, catedrático de Química John D. MacArthur del MIT y autor principal del estudio, que aparece esta semana en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.
Otros autores del artículo son Sohyun Park, antigua investigadora postdoctoral del MIT y autora principal, y Collette Gordon, estudiante de posgrado del MIT.
Detección de PFAS
Los revestimientos que contienen PFAS se utilizan en miles de productos de consumo. Además de en los revestimientos antiadherentes de los utensilios de cocina, también se utilizan habitualmente en ropa hidrófuga, tejidos resistentes a las manchas, cajas de pizza resistentes a la grasa, cosméticos y espumas contra incendios.
Estos productos químicos fluorados, cuyo uso está muy extendido desde la década de 1950, pueden liberarse en el agua, el aire y el suelo, procedentes de fábricas, plantas de tratamiento de aguas residuales y vertederos. Se han encontrado en fuentes de agua potable de los 50 estados.
En 2023, la Agencia de Protección del Medio Ambiente creó un "límite sanitario de advertencia" para dos de las sustancias químicas PFAS más peligrosas, conocidas como ácido perfluorooctanoico (PFOA) y sulfonato de perfluorooctilo (PFOS). Estos avisos exigen un límite de 0,004 partes por billón de PFOA y 0,02 partes por billón de PFOS en el agua potable.
Actualmente, la única forma de que un consumidor pueda determinar si su agua potable contiene PFAS es enviar una muestra de agua a un laboratorio que realice pruebas de espectrometría de masas. Sin embargo, este proceso lleva varias semanas y cuesta cientos de dólares.
Para crear una forma más barata y rápida de detectar PFAS, el equipo del MIT diseñó un sensor basado en la tecnología de flujo lateral, el mismo método utilizado para las pruebas rápidas de Covid-19 y las pruebas de embarazo. En lugar de una tira reactiva recubierta de anticuerpos, el nuevo sensor lleva incrustado un polímero especial conocido como polianilina, que puede cambiar entre los estados semiconductor y conductor cuando se añaden protones al material.
Los investigadores depositaron estos polímeros en una tira de papel de nitrocelulosa y los recubrieron con un tensioactivo capaz de extraer fluorocarbonos como los PFAS de una gota de agua colocada sobre la tira. Cuando esto ocurre, los protones de los PFAS son atraídos hacia la polianilina y la convierten en conductora, reduciendo la resistencia eléctrica del material. Este cambio en la resistencia, que puede medirse con precisión utilizando electrodos y enviarse a un dispositivo externo como un teléfono inteligente, proporciona una medición cuantitativa de la cantidad de PFAS presente.
Este método sólo funciona con los PFAS que son ácidos, entre los que se incluyen dos de los PFAS más nocivos: el PFOA y el ácido perfluorobutanoico (PFBA).
Un sistema fácil de usar
La versión actual del sensor puede detectar concentraciones tan bajas como 200 partes por billón de PFBA y 400 partes por billón de PFOA. Esto no es suficiente para cumplir las directrices actuales de la EPA, pero el sensor sólo utiliza una fracción de mililitro de agua. Los investigadores están trabajando ahora en un dispositivo a mayor escala capaz de filtrar alrededor de un litro de agua a través de una membrana de polianilina, y creen que este enfoque debería aumentar la sensibilidad en más de cien veces, con el objetivo de cumplir los bajísimos niveles recomendados por la EPA.
"Prevemos un sistema doméstico fácil de usar", afirma Swager. "Puedes imaginarte que pones un litro de agua, la dejas pasar por la membrana y tienes un dispositivo que mide el cambio de resistencia de la membrana".
Un dispositivo así podría ofrecer una alternativa rápida y menos costosa a los métodos actuales de detección de PFAS. Si se detectan PFAS en el agua potable, existen filtros comerciales que pueden utilizarse en el agua potable doméstica para reducir esos niveles. El nuevo método de ensayo también podría ser útil para las fábricas que elaboran productos con sustancias químicas PFAS, de modo que podrían comprobar si el agua utilizada en su proceso de fabricación es segura para liberarla en el medio ambiente.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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