Los investigadores de CU Boulder han desarrollado y validado un nuevo sensor para la detección de riesgo de E. coli que presenta una impresionante tasa de precisión del 83 % al detectar contaminación en aguas superficiales.

Los hallazgos fueron publicados recientemente en Water Research y podría mejorar la detección de una variedad de contaminantes de forma rápida y eficaz en los sistemas de agua en todo el mundo y en Estados Unidos.

Emily Bedell (Ph.D.EnvEngr'22) es la autora principal del artículo del Centro Mortenson en Ingeniería Global. Ella dijo que alrededor de dos mil millones de personas en todo el mundo usan una fuente de agua potable que tiene algún nivel de materia fecal y puede causar problemas de salud que van desde diarrea hasta retraso en el crecimiento, especialmente en niños pequeños.

"Alrededor del 60% de todas las muertes por diarrea están relacionadas con la calidad del agua, a nivel mundial", dijo. "Este es un problema real, pero los métodos actuales para encontrar heces en el agua potable son costosos, tienen altas barreras de entrada, como requisitos de capacitación extensos, o pueden demorar alrededor de 24 horas para brindar resultados. Hemos inventado un sensor combinado con un modelo de aprendizaje automático que utiliza fluorescencia para mostrar picos de contaminación fecal en tiempo real".

La Oficina de Patentes de EE. UU. ha aprobado la patente de la combinación de modelo de aprendizaje automático y sensor.

Bedell dijo que la fluorescencia funciona haciendo brillar una fuente de luz LED UV sobre una muestra de agua y midiendo la cantidad de luz que se absorbe y se vuelve a emitir a una longitud de onda más alta. Esa información puede mostrar rápidamente una posible contaminación, pero es sensible a muchos factores ambientales y físicos, como la temperatura de la muestra, que causan ruido en los datos y dificultan su interpretación.

"Usamos técnicas de aprendizaje automático para eliminar ese ruido y detectar mejor las anomalías", dijo Bedell.

La evaluación rápida y precisa de la calidad del agua es una necesidad creciente, no solo en países de bajos ingresos, sino también en situaciones como la crisis del agua en Flint, Michigan, donde los ciudadanos estuvieron expuestos a niveles peligrosos de plomo debido a políticas gubernamentales deficientes.

El profesor Evan Thomas, director del Centro Mortenson, es coautor del artículo. Dijo que el cambio climático también es un factor en esta discusión, ya que los cortes de energía más frecuentes pueden afectar las operaciones de las instalaciones de tratamiento y el clima severo podría contaminar las fuentes de agua críticas.

"Vamos a necesitar más datos sobre la calidad del agua, y necesitamos que estén ampliamente disponibles", dijo. "Tomar mediciones una vez al día no será suficiente para garantizar que recibamos agua que no tenga contaminantes biológicos o químicos que puedan dañarnos tanto a corto como a largo plazo".

Bedell ahora trabaja como ingeniero para Virridy en Boulder y está trabajando para hacer avanzar aún más la tecnología. Idealmente, funcionará en asociación con un sistema de tratamiento doméstico más grande para aquellos que utilizan un pozo privado, donde la EPA no regula la calidad del agua, para su agua potable.

“Ese sensor será una versión miniaturizada del diseño construido en este documento y se instalará en la línea principal de agua de una casa que viene del pozo”, dijo. "Los datos del sensor se enviarán a través del WiFi del usuario a una base de datos en línea donde se aplicará el modelo de aprendizaje automático para predecir el nivel de riesgo y enviar la información a una aplicación móvil que alertará al usuario si se detecta contaminación".

Bedell dijo que siempre ha estado interesada en las intersecciones de la ingeniería, el medio ambiente y la equidad social y este proyecto de investigación realmente unió esos aspectos durante su tiempo con el Centro Mortenson.

"La investigación sobre la calidad del agua aborda todos esos puntos de muchas maneras. Con más datos, podemos señalar explícitamente cómo y cuándo las comunidades están siendo dañadas por las injusticias ambientales para que se puedan abordar las políticas y prácticas implementadas que causaron el daño". ella dijo. + Explora más

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