Um novo sensor eletrônico de chumbo, potencialmente custando cerca de US $ 20, poderia ficar de olho na qualidade da água doméstica e da cidade, alertando residentes e autoridades sobre a presença de chumbo em nove dias. Pesquisadores da Universidade de Michigan estão buscando parceiros para trazer a tecnologia ao mercado.

A crise hídrica de Flint mostrou ao país que velhos sistemas de água, considerados estáveis ​​por décadas, podem expor repentinamente milhares de pessoas a uma neurotoxina se a tubulação de chumbo for corroída por uma mudança na qualidade da água. Além disso, testes de amostra de água padrão exigem que os usuários executem sua água por vários minutos, faltando qualquer chumbo que vaze dos canos da própria casa para a água.

Mark Burns, o T.C. Professor Chang de Engenharia Química da U-M, e seus colegas começaram a desenvolver um sensor barato que pudesse ser colocado em pontos-chave nos sistemas de água da cidade, bem como nas torneiras das casas.

"Espero que tenha algum impacto, porque é assustador pensar em ter chumbo na água, "Disse Burns.

O truque é separar o chumbo de todos os outros metais que podem estar presentes na água, a maioria deles só é perigosa em doses muito altas.

"Como o ferro é o metal mais comum na água e é basicamente inofensivo (além de ter um odor ruim), vemos isso como interferindo em nosso sensor, "disse Wen-Chi Lin, um recente Ph.D. graduado em engenharia química.

Então, ela projetou um sensor que poderia diferenciar o chumbo de outros metais como o ferro. Ele se baseia em dois pares de eletrodos. O eletrodo positivo e seu vizinho neutro configuram um ambiente pobre em elétrons, enquanto o eletrodo negativo e seu vizinho neutro criam um ambiente rico em elétrons.

O eletrodo negativo oferece elétrons para íons positivos, capturando a maioria dos metais. Os metais já estão oxidados na água, o que significa que eles perderam alguns de seus elétrons, portanto, eles preferem uma oportunidade de recuperar os elétrons.

Contudo, o chumbo é atraído para o lado positivo do conjunto de eletrodos - é o único metal contaminante que prontamente perde mais elétrons e se oxida ainda mais.

Lin testou os sensores em uma variedade de ambientes:simulação de água da torneira e água da torneira real, enriquecido com metais ou não. Conforme o chumbo se acumula no eletrodo positivo, eventualmente atinge o eletrodo neutro, fechando o circuito e gerando uma tensão. Acima de um sinal de um volt, o sistema registra um acerto.

É uma história semelhante sobre o eletrodo negativo, pegando altas concentrações de ferro, zinco e cobre, que também podem se tornar problemas de saúde. O sensor pode diferenciar entre um problema de chumbo e um problema com um desses outros metais.

"Pode haver um aplicativo que monitore todos os toques, e poderia simplesmente enviar-lhe uma mensagem de e-mail quando detectasse um evento, "Disse Burns.

Lin estava especialmente ciente dos falsos positivos - uma detecção significa que o eletrodo está fora de serviço para sempre (mas não o sensor inteiro), e pode causar um susto desnecessário para uma família ou funcionário público.

O único potencial para um falso alerta de chumbo é se a concentração de cobre for muito alta. O cobre é tão bom em pegar elétrons extras que pode se acumular no eletrodo neutro próximo ao eletrodo positivo. Mas o cobre só cria uma tensão em altas concentrações, se aproximando de seu limite de ação da Agência de Proteção Ambiental de 1, 300 partes por bilhão.

Liderar, em contraste, aparece em 15 partes por bilhão - seu limite de ação da EPA - depois de cerca de uma semana. Este nível de exposição não eleva os níveis sanguíneos em adultos, de acordo com os Centros de Controle de Doenças. Uma maior concentração de chumbo, 150 partes por bilhão, foi pego depois de apenas um ou dois dias, dependendo da química da água.

Lin acredita que com a otimização, o eletrodo positivo poderia ser melhor ainda para atrair chumbo, mas não cobre.

O estudo é publicado em Química Analítica , intitulado, "Um sensor de água potável para chumbo e outros metais pesados."