Wen-Chi Lin muestra su diseño de sensor de plomo electrónico. Podría permitir a las ciudades y a los propietarios identificar las tuberías que contaminan el agua con plomo. Crédito:Evan Dougherty, Comunicaciones y marketing de ingeniería de Michigan
Un nuevo sensor de plomo electrónico, potencialmente cuesta alrededor de $ 20, podría vigilar la calidad del agua de la ciudad y del hogar, alertar a los residentes y funcionarios de la presencia de plomo en un plazo de nueve días. Los investigadores de la Universidad de Michigan están buscando socios para llevar la tecnología al mercado.
La crisis del agua de Flint mostró a la nación que los viejos sistemas de agua que se cree que han sido estables durante décadas pueden exponer repentinamente a miles de personas a una neurotoxina si las tuberías de plomo se corroen por un cambio en la calidad del agua. Además, Las pruebas estándar de muestras de agua requieren que los usuarios hagan correr el agua durante varios minutos. falta cualquier plomo que se filtre al agua de las propias tuberías de la casa.
Mark Burns, el T.C. Profesor Chang de Ingeniería Química en la U-M, y sus colegas se propusieron desarrollar un sensor económico que pudiera colocarse en puntos clave de los sistemas de agua de la ciudad, así como en los grifos de los hogares.
"Espero que tenga algún impacto porque da miedo pensar en tener plomo en el agua, "Dijo Burns.
El truco consiste en separar el plomo de todos los demás metales que pueden estar presentes en el agua, la mayoría de ellos solo son peligrosos en dosis muy altas.
"Dado que el hierro es el metal más común en el agua y es básicamente inofensivo (además de tener un mal olor), lo vemos como una interferencia con nuestro sensor, "dijo Wen-Chi Lin, un doctorado reciente. Licenciado en Ingeniería Química.
Entonces, diseñó un sensor que podía diferenciar entre el plomo y otros metales como el hierro. Se basa en dos pares de electrodos. El electrodo positivo y su vecino neutral crean un ambiente pobre en electrones, mientras que el electrodo negativo y su vecino neutro crean un entorno rico en electrones.
El electrodo negativo ofrece electrones a iones positivos, capturando la mayoría de los metales. Los metales ya están oxidados en agua, lo que significa que han cedido algunos de sus electrones, por lo que prefieren la oportunidad de recuperar electrones.
Sin embargo, el plomo es atraído hacia el lado positivo del juego de electrodos; es el único metal contaminante que pierde fácilmente más electrones y se oxida más.
Lin probó los sensores en una variedad de entornos:agua del grifo simulada y agua de un grifo real, con pinchos de metales o no. A medida que se acumula plomo en el electrodo positivo, eventualmente alcanza el electrodo neutro, cerrando el circuito y generando un voltaje. Por encima de una señal de un voltio, el sistema registra un hit.
Es una historia similar en el electrodo negativo, recogiendo altas concentraciones de hierro, zinc y cobre, que también pueden convertirse en problemas de salud. El sensor puede diferenciar entre un problema de plomo y un problema con uno de estos otros metales.
"Podría haber una aplicación que supervisara todos los toques, y podría simplemente enviarte un mensaje de correo electrónico cuando detecte un evento, "Dijo Burns.
Una vista de cerca del sensor de plomo, con dos pares de electrodos. Podría permitir a las ciudades y a los propietarios identificar las tuberías que contaminan el agua con plomo. Crédito:Wen-Chi Lin, Laboratorio de quemaduras, Universidad de Michigan
Lin era especialmente consciente de los falsos positivos:una detección significa que el electrodo está fuera de servicio para siempre (pero no todo el sensor), y podría causar un susto innecesario para una familia o un funcionario.
El único potencial para una falsa alerta de plomo es si la concentración de cobre es demasiado alta. El cobre es tan bueno para agarrar electrones adicionales que puede acumularse en el electrodo neutro junto al electrodo positivo. Pero el cobre solo crea un voltaje a altas concentraciones, acercándose a su límite de acción de la Agencia de Protección Ambiental de 1, 300 partes por billón.
Dirigir, a diferencia de, aparece en 15 partes por mil millones, su límite de acción de la EPA, después de aproximadamente una semana. No se cree que este nivel de exposición eleve los niveles sanguíneos en adultos, según los Centros para el Control de Enfermedades. Una mayor concentración de plomo, 150 partes por billón, fue recogido después de solo uno o dos días, dependiendo de la química del agua.
Lin cree que con la optimización, el electrodo positivo podría ser aún mejor para atraer plomo pero no cobre.
El estudio se publica en Química analítica , noble, "Un sensor de agua potable para plomo y otros metales pesados".
