Los científicos han presentado un nuevo sensor de fibra óptica que permite detectar en tiempo real la presencia de arsénico en el agua potable en niveles muy inferiores al umbral de seguridad de la OMS. Esta innovación podría permitir a los hogares de todo el mundo controlar fácilmente la seguridad del agua y reducir los riesgos asociados a la exposición al arsénico.
Un equipo de investigadores del Instituto Indio de Tecnología de Guwahati ha desarrollado un nuevo sensor de fibra óptica que ofrece un método sencillo y en tiempo real para detectar niveles extremadamente bajos de arsénico en el agua potable. Esta innovadora tecnología promete permitir realizar pruebas de arsénico en los hogares, lo que permitirá a las personas controlar la calidad del agua de forma más eficaz.
La contaminación por arsénico representa una importante crisis ambiental y de salud pública que afecta a millones de personas en todo el mundo. Se filtra de forma natural a las aguas subterráneas desde las rocas y el suelo, pero también se ve agravada por actividades humanas, como la minería, la eliminación de desechos industriales y el uso de pesticidas a base de arsénico.
“El consumo de agua contaminada con arsénico puede provocar graves problemas de salud, como intoxicación por arsénico y cáncer de piel, pulmón, riñón y vejiga”, dijo en un comunicado el autor principal Sunil Khijwania, profesor del Departamento de Física del IIT Guwahati. comunicado de prensa“Al crear un sensor sensible, selectivo, reutilizable y rentable, buscamos abordar la necesidad de una herramienta confiable y fácil de usar para el monitoreo de rutina, que ayude a proteger a las comunidades de los riesgos de exposición al arsénico”.
Publicado En la revista Applied Optics, el estudio detalla un sensor que utiliza una fibra óptica y un fenómeno conocido como resonancia plasmónica superficial localizada. Sorprendentemente, puede detectar niveles de arsénico tan bajos como 0.09 partes por mil millones (ppb), lo que es 111 veces menor que el límite máximo permisible de la Organización Mundial de la Salud de 10 ppb.
Una herramienta fácil de usar para un agua más segura
Los métodos espectroscópicos convencionales para detectar arsénico, aunque muy precisos, requieren equipos complejos y costosos que son difíciles de utilizar.
Este nuevo sensor llena un vacío crucial al ser rentable y lo suficientemente sencillo para el uso rutinario, permite el monitoreo en tiempo real y brinda resultados en 0.5 segundos.
Para desarrollar este sensor, los investigadores recubrieron el núcleo interior de una fibra óptica con nanopartículas de oro y un nanocompuesto único de óxido de aluminio y óxido de grafeno, que se une selectivamente a los iones de arsénico.
A medida que la luz viaja a través de la fibra óptica, interactúa con las nanopartículas de oro, lo que desencadena una resonancia plasmónica superficial localizada. Si hay arsénico presente, se une al nanocompuesto del sensor, lo que provoca un cambio detectable en la longitud de onda.
Las pruebas exhaustivas del sensor revelaron que detectaba arsénico de manera constante y confiable en diversas concentraciones, con una resolución máxima de ± 0.058 ppb. Demostró variaciones insignificantes a lo largo de varios días de prueba y mostró una fuerte concordancia con las mediciones de espectrometría de masas con plasma acoplado inductivamente (ICP-MS), un método de referencia para la detección de arsénico.
Las pruebas realizadas en muestras reales de agua potable de diversos lugares de Guwahati, India, confirmaron el rendimiento confiable del sensor en condiciones del mundo real.
“Estas investigaciones establecieron que el sensor de fibra óptica propuesto ofrece una solución altamente sensible, selectiva, rápida, rentable, sencilla y fácil para la detección de arsénico en condiciones reales de campo”, agregó Khijwania. “A largo plazo, este nuevo enfoque podría modificarse para crear una nueva ola de herramientas de monitoreo ambiental asequibles y accesibles”.
Perspectivas de futuro
Si bien el sensor está listo para aplicaciones en el mundo real, sería necesario un mayor desarrollo de una fuente óptica y un detector menos costosos y más fáciles de usar para su adopción generalizada.
Los investigadores esperan que su trabajo conduzca a un nuevo estándar en pruebas de calidad del agua, potencialmente salvando vidas al prevenir la exposición al arsénico y garantizar agua potable más segura para las comunidades de todo el mundo.