Los métodos de análisis rápido de PFAS podrían reducir los costos y ampliar las pruebas ambientales más allá de las instalaciones especializadas.
Un equipo de científicos de los Laboratorios Nacionales Sandia ha desarrollado un detector de PFAS de alta velocidad que puede reducir significativamente el tiempo y el costo necesarios para identificar los llamados «químicos permanentes» en el agua.
El enfoque, descrito por los investigadores Ryan Davis y Nathan Bays, puede detectar trazas de PFAS en sólo minutos y podría cambiar la forma en que se realizan la vigilancia ambiental y las pruebas de salud pública.
Este método aborda un cuello de botella de larga data en el análisis de PFAS. Las técnicas de prueba actuales pueden tardar horas o incluso días en confirmar la presencia de una sustancia química en una sola muestra de agua.
Por el contrario, el sistema del equipo de Sandia puede detectar concentraciones tan bajas como partes por billón y proporcionar resultados en unos cinco minutos.
Los investigadores dicen que el desarrollo podría ayudar a los reguladores a rastrear la contaminación de manera más eficiente y, en última instancia, hacer que las pruebas de PFAS sean más accesibles para las comunidades y los hogares.
Por qué las pruebas de PFAS requieren mucho tiempo y son costosas
Las sustancias perfluoroalquilo y polifluoroalquilo, comúnmente conocidas como PFAS, son una gran clase de sustancias químicas sintéticas que se utilizan ampliamente en procesos industriales y productos de consumo.
Estos compuestos son resistentes al calor, el agua y el aceite y se utilizan en todo, desde envases de alimentos hasta espuma contra incendios.
Su durabilidad también significa que se descompone muy lentamente en la naturaleza. Como resultado, las PFAS pueden acumularse en suelos, sistemas hídricos, vida silvestre y poblaciones humanas.
El seguimiento de estos contaminantes suele implicar flujos de trabajo de laboratorio complejos. Las pruebas tradicionales de PFAS comienzan con un gran volumen de agua (a menudo 1 litro o más) que se sospecha que contiene PFAS.
Los investigadores deben concentrar repetidamente PFAS utilizando cartuchos de extracción especializados antes de analizar muestras mediante espectrometría de masas.
Este proceso de varios pasos requiere materiales costosos y un manejo cuidadoso en el laboratorio. Los cartuchos individuales utilizados en este procedimiento pueden costar cientos de dólares cada uno, lo que contribuye al costo total del análisis de PFAS.
Para los científicos que estudian la contaminación o desarrollan técnicas de eliminación, los flujos de trabajo más prolongados pueden ralentizar el progreso. También limita el acceso a las pruebas de PFAS fuera de laboratorios especializados.
Detección de PFAS más rápida mediante espectrometría de masas DESI
Los investigadores de Sandia descubrieron la solución mientras experimentaban con una técnica llamada ionización por electropulverización por desorción (DESI) combinada con un espectrómetro de masas.
DESI funciona rociando gotas cargadas eléctricamente sobre una superficie. Estas gotas eliminan e ionizan compuestos específicos, lo que permite que el instrumento los detecte e identifique.
Inicialmente, el equipo planeó utilizar este enfoque para ver si las moléculas de PFAS estaban adheridas a materiales experimentales diseñados para capturar los contaminantes. En cambio, la técnica reveló una señal mucho más fuerte de lo esperado.
Pruebas adicionales demostraron que el método podía detectar cantidades cada vez más pequeñas de PFAS, desde partes por millón hasta partes por billón. Su nivel de sensibilidad es comparable al análisis de PFAS de laboratorio tradicional y reduce significativamente el flujo de trabajo.
Cómo funciona el nuevo método de prueba de PFAS
Los nuevos detectores de PFAS utilizan pequeños materiales absorbentes del tamaño de granos de grano. Este material se coloca en una muestra de agua, donde absorbe los compuestos de PFAS.
Después de aproximadamente 3 minutos, retire el sorbente y colóquelo frente al espectrómetro de masas. Luego se rocían gotas cargadas sobre esa superficie utilizando la tecnología DESI. Las gotas levantan las moléculas de PFAS del material y las transportan directamente al instrumento para su análisis.
Los espectrómetros de masas identifican compuestos y miden sus concentraciones casi instantáneamente. El proceso de prueba de PFAS dura aproximadamente 5 minutos de principio a fin.
Este método evita múltiples pasos de enriquecimiento y extracción, lo que reduce significativamente los recursos necesarios para cada prueba.
Aplicaciones potenciales más allá de la investigación de laboratorio
Aunque el sistema aún se encuentra en la fase de investigación, los científicos han publicado detalles de la tecnología para facilitar un mayor desarrollo y una posible comercialización.
Si se traducen en un dispositivo práctico, los detectores de PFAS de alta velocidad podrían respaldar los programas de monitoreo ambiental al permitir a las agencias reguladoras recolectar y analizar más muestras en menos tiempo. Las pruebas de PFAS más rápidas también podrían acelerar la identificación de eventos de contaminación.
Los investigadores también están analizando aplicaciones más amplias de la tecnología. Se podrían aplicar métodos de detección similares a otros contaminantes ambientales, ampliando el alcance del monitoreo químico.
Más allá del análisis del agua, este enfoque también podría ser útil para medir las emisiones químicas o «desgasificación» de materiales, un área relevante para varios campos de investigación como la seguridad nacional y el análisis ambiental.
Necesidad creciente de análisis de PFAS de fácil acceso
A medida que continúa la investigación sobre los posibles efectos sobre la salud de la exposición a largo plazo, aumenta la necesidad de pruebas confiables de PFAS. Las investigaciones sugieren que algunos compuestos de PFAS pueden estar asociados con efectos adversos para la salud, incluso en concentraciones bajas.
La contaminación se ha documentado en una variedad de lugares, incluidas áreas alrededor de instalaciones militares donde históricamente se utilizaron espumas contra incendios que contienen PFAS.
En los Estados Unidos, los efectos de las PFAS en las aguas subterráneas y el suelo han llevado a investigaciones y esfuerzos de remediación en varias bases de la Fuerza Aérea de los EE. UU.
Los científicos que trabajan en el proyecto Sandia dicen que mejorar la velocidad y la accesibilidad del análisis de PFAS podría ayudar a las comunidades a comprender mejor los riesgos para sus suministros de agua locales.
Detectores de PFAS más rápidos y de menor costo podrían eventualmente hacer que las pruebas de rutina sean más viables para las autoridades ambientales y, en algunos casos, para los hogares preocupados por la calidad de su agua potable.
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