Un equipo dirigido por investigadores de la Universidad Estatal de Boise y Pearl Hill Technologies LLC, con sede en Idaho, ha desarrollado un detector de PFAS portátil que puede identificar sustancias químicas tóxicas permanentemente en muestras de agua en cuestión de minutos.
El dispositivo fue desarrollado por el profesor de ingeniería eléctrica Chris Campbell y el presidente de Pearl Hill Technologies, Bamidele Omotowa, con el apoyo de la Subvención de Transferencia de Tecnología para Pequeñas Empresas de los Institutos Nacionales de Salud (NIH).
El nuevo sistema, conocido como ENVIR-OGT, está diseñado para detectar compuestos de PFAS en concentraciones tan bajas como partes por billón, cumpliendo con los estándares actuales de agua potable de la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (EPA).
A diferencia de las pruebas clínicas tradicionales que cuestan cientos de dólares y tardan semanas en completarse, los dispositivos portátiles proporcionan resultados casi en tiempo real directamente en el lugar de la prueba.
Este avance podría revolucionar la forma en que los gobiernos, las empresas de servicios públicos y los fabricantes monitorean la contaminación del agua.
Al reducir el costo y la complejidad de las pruebas, los detectores de PFAS tienen el potencial de permitir que las comunidades identifiquen más rápidamente la contaminación por PFAS y respondan antes de que la contaminación se propague a los sistemas públicos de agua.
Necesidad creciente de tecnología de detección de PFAS
PFAS significa sustancias perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas, y son sustancias químicas sintéticas que se utilizan en una amplia gama de productos, desde utensilios de cocina antiadherentes y ropa impermeable hasta envases de alimentos y fabricación industrial.
A menudo denominados productos químicos permanentes, estos no se descomponen fácilmente en el medio ambiente y pueden acumularse en el suelo, el agua y el cuerpo humano con el tiempo.
Los investigadores de la salud han relacionado algunos compuestos de PFAS con afecciones médicas graves, como cáncer, problemas de fertilidad, retrasos en el desarrollo de los niños y sistemas inmunológicos debilitados.
Las crecientes preocupaciones sobre la exposición han llevado a las autoridades reguladoras de todo el mundo a endurecer los requisitos de monitoreo para el agua potable y los desechos industriales.
A pesar de la urgencia, las pruebas siguen siendo difíciles y costosas. Los métodos actuales aprobados por la EPA se basan en equipos de laboratorio sofisticados, como sistemas de cromatografía líquida y espectrometría de masas.
Una sola prueba cuesta alrededor de $300 y los resultados pueden tardar varias semanas en aparecer.
Cómo funciona el nuevo detector de PFAS
El sistema ENVIR-OGT adopta un enfoque diferente. Los detectores PFAS portátiles utilizan una combinación de transistores especialmente diseñados y algoritmos de aprendizaje automático para identificar firmas químicas dentro de las muestras de agua.
Los investigadores dicen que el dispositivo puede detectar dos de los compuestos PFAS más regulados, PFOS y PFOA, en niveles de trazas que cumplen con los estándares federales de seguridad actuales.
La tecnología también demostró una precisión del 97 % en la identificación de la sustancia química PFAS de cadena ultracorta PFPrA.
Debido a que el dispositivo puede usarse directamente en ríos, plantas de tratamiento de aguas residuales e instalaciones industriales, los investigadores creen que podría ampliar drásticamente el acceso a las pruebas.
Las empresas de servicios públicos, las autoridades medioambientales y los fabricantes pueden realizar un seguimiento regular in situ sin enviar muestras a laboratorios especializados.
Un descubrimiento casual generó innovación
Los orígenes del detector PFAS comenzaron inesperadamente en el laboratorio de Campbell.
Un estudiante de ingeniería que trabajaba con tecnología de transistores notó fluctuaciones inusuales durante un experimento. Más tarde, los investigadores se dieron cuenta de que el dispositivo reaccionaba a las sustancias químicas del aliento humano.
Esta observación llevó al equipo a investigar si la misma tecnología de transistores podría detectar sustancias nocivas en el agua.
El estudiante graduado de Boise State, Jacob Jackson, se convirtió en el primer investigador en integrar el aprendizaje automático en el proceso de detección, permitiendo que el sistema diferenciara entre compuestos específicos.
El grupo de investigación pasó varios años perfeccionando su tecnología en el Laboratorio de Microfabricación de Idaho en Boise, y finalmente convirtió sus experimentos en etapas iniciales en una plataforma de monitoreo ambiental comercialmente viable.
La financiación de los NIH apoya el desarrollo comercial
Este proyecto fue apoyado a través de un Premio de Transferencia de Tecnología Empresarial de los NIH administrado por el Instituto Nacional de Ciencias de la Salud Ambiental. La Universidad Estatal de Boise también recibió una subvención de investigación de 101.000 dólares relacionada con sus esfuerzos de comercialización.
La Oficina de Transferencia de Tecnología de la Universidad apoyó a los investigadores con protección de patentes y asociaciones industriales para ayudar a llevar la tecnología más allá de la etapa de laboratorio.
La participación aumenta a medida que Idaho expande el negocio de semiconductores
El momento del desarrollo del detector PFAS es especialmente importante para el creciente sector de semiconductores de Idaho.
La fabricación de semiconductores se considera una de las principales fuentes industriales de contaminación por PFAS, ya que los PFAS se utilizan ampliamente durante el proceso de fabricación de chips.
Los investigadores de Boise State planean utilizar fondos de la iniciativa UPWARDS para comenzar a probar el dispositivo en sistemas semiconductores de aguas residuales en 2026.
El objetivo es ayudar a la industria y a los gobiernos locales a desarrollar estrategias más efectivas de monitoreo y mitigación de la contaminación.
También se están llevando a cabo investigaciones adicionales que involucran a equipos de química y ciencias ambientales de Boise State para comprender mejor cómo funciona el detector en condiciones complejas del agua del mundo real.
A medida que las regulaciones sobre PFAS se endurecen en todo Estados Unidos, la tecnología de prueba de campo asequible se vuelve cada vez más importante.
Un detector de PFAS desarrollado por el estado de Boise podría proporcionar una forma más rápida, económica y accesible de monitorear una de las amenazas ambientales más persistentes del mundo.
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