Investigadores de la Facultad de Ingeniería Cullen de la Universidad de Houston han desarrollado un novedoso sistema que permite detectar plomo en el agua potable. usando un teléfono inteligente.

El dispositivo es de bajo costo y reutilizable, y puede estar disponible para los consumidores en el futuro.

"Nos sentimos inspirados por la crisis del agua que ocurrió en la ciudad de Flint y las noticias sobre el agua contaminada con plomo en varios estados recientemente", dijo Wei-Chuan Shih, profesor asociado de ingeniería eléctrica e informática.

En abril, 2014, la ciudad de Flint en Michigan cambió su fuente de agua potable del lago Huron y el río Detroit al río Flint en un esfuerzo por hacer que el agua potable sea más asequible en la ciudad.

Los residentes comenzaron a notar rápidamente el descolorido agua marrón o naranja que salía de sus grifos, y muchos comenzaron a enfermarse. Algunos desarrollaron erupciones en la piel o pérdida de cabello al ducharse en el agua; Algunos notaron que sabía a moneda de metal.

Estaban experimentando síntomas de envenenamiento por plomo.

Debido al tratamiento de agua deficiente, la calidad altamente corrosiva del agua del río Flint, el plomo se filtra de las tuberías de agua de plomo al agua potable, exponiendo a miles de residentes de Flint, incluyendo algunos niños 9,000 - A niveles peligrosos de plomo.

La crisis motivó a Shih y su equipo a desarrollar un sistema que facilitaría a las personas promedio realizar pruebas de plomo en su sistema de agua.

"Una de las razones que causaron que la crisis del agua de Flint se hiciera tan grande fue debido a la lenta respuesta de la Agencia de Protección Ambiental (EPA)", dijo Shih.

"Creemos que estas crisis se pueden prevenir rápidamente si los ciudadanos pueden controlar el agua en su propia casa y ponerse en contacto con el gobierno local para obtener una respuesta más rápida y una mejor medición".

El equipo de investigación diseñó una nueva lente que, cuando se aplica a un teléfono inteligente, puede detectar pequeñas partículas presentes en el agua contaminada.

El sistema de teléfono inteligente se puede utilizar para detectar concentraciones de plomo tan bajas como partes de 5 por billón (ppb) en el agua del grifo, muy por debajo del estándar EPA de 15 ppb.

La prueba es más precisa que las pruebas actuales disponibles para los consumidores, que solo son capaces de detectar la concentración de plomo en el rango de partes por millón (ppm). Como resultado, estas pruebas no son muy útiles para detectar cantidades de plomo, pero sí peligrosas, que pueden estar presentes en el agua del grifo.

Así es como funciona el nuevo sistema de teléfono inteligente:

Primero, el usuario agregará una cantidad fija de ión cromato (CrO₄²⁻) al agua contaminada con plomo. Los iones de plomo (Pb + 2) reaccionan con el ion de cromato para producir cromato de plomo (PbCrO4), un químico amarillo altamente insoluble y brillante.

"Con una concentración mínima de iones de plomo en el agua, estos precipitados amarillos son muy pequeños, pueden ser a nanoescala y son completamente invisibles a simple vista", dijo Shih. "Sin embargo, con nuestro teléfono inteligente configurado, podemos capturar estas diminutas partículas amarillas en una imagen digital para confirmar la presencia de iones de plomo en el agua".

La clave del proceso es una lente tratada especialmente que transforma cualquier teléfono inteligente en un sistema de imagen digital de alta precisión capaz de mostrar pequeñas partículas. Shih ayudó a desarrollar el proceso único para creando esta lente en el 2015.

La lente está hecha de un polímero a base de silicio llamado polidimetilsiloxano. El polímero se cura rápidamente sobre una superficie plana a alta temperatura. El proceso manipula la forma del polímero de tal manera que el lado en contacto con la superficie plana se aplana mientras que el otro lado se curva, formando una lente plano-convexa.

Cuando se coloca sobre la cámara en un teléfono inteligente, el teléfono inteligente se convierte efectivamente en un microscopio capaz de microscopía de fluorescencia y de campo oscuro. Este microscopio se puede usar para analizar la concentración de las nanopartículas de cromato de plomo en la muestra de agua.

La concentración de plomo puede determinarse en función de la intensidad de las partículas amarillas en la imagen.

Aunque la prueba no se compara con las que actualmente usan los reguladores, es muy precisa en comparación con las que ya están disponibles comercialmente, según Shih.

“Para los kits de prueba para el consumidor, no están diseñados para probar iones de plomo en la concentración de ppb. Su límite de detección está en el rango de ppm ", dijo. “También ofrecen solo medición cualitativa. En ambos aspectos, nuestra prueba de smartphone es mejor ".

Shih también señaló que el método principal utilizado por los reguladores, un proceso denominado espectrometría de masas de plasma acoplado inductivamente (ICP-MS), es mucho más preciso. Sin embargo, explicó, la nueva prueba de teléfonos inteligentes produce resultados más rápido, requiere menos muestras, es más barata y es más portátil, por lo que tiene mucho más sentido para el uso del consumidor.

El sistema de teléfonos inteligentes aún no está disponible para la venta, pero el equipo tiene planes de desarrollarlo para el mercado de consumo, dijo Shih. Él cree que el precio podría ser tan bajo como $ 100.