Cientistas da Universidade Tecnológica de Nanyang, Cingapura (NTU Cingapura) desenvolveu um dispositivo portátil, inspirado pela habilidade do corpo humano, para detectar traços de metais pesados ​​na água potável em apenas cinco minutos.

O segredo está em uma substância orgânica na corrente sanguínea humana circulante, chamado de agente quelante, que pode detectar e se ligar a íons de metais pesados. Após a ligação, impede que os íons de metais pesados ​​interajam com outras moléculas e enzimas no corpo, e marca para excreção do corpo.

Combinando um agente quelante com um sistema de medição óptica, O professor associado Yong Ken-Tye e o professor Tjin Swee Chuan da Escola de Engenharia Elétrica e Eletrônica desenvolveram um dispositivo que gera resultados de teste rapidamente sem a necessidade de trazer amostras de volta, tornando o dispositivo conveniente para testes de água no local. Também pode ser integrado em aparelhos de uso doméstico, tais como sistemas de filtração de água.

A qualidade da água potável é normalmente monitorada por meio de testes de laboratório, pois os metais pesados ​​não podem ser identificados pela cor, gosto, ou odor, a menos que esteja presente em níveis elevados. Testes de laboratório, embora altamente preciso, leve pelo menos um dia para ser concluído.

Existem alguns dispositivos portáteis no mercado que podem detectar contaminantes de metais pesados ​​rapidamente, mas pode exigir a etapa adicional de misturar a amostra de água com uma solução tampão antes que o teste possa ser realizado. O sensor para esses kits também deve ser usado dentro de 30 minutos após ser exposto ao ar, como a eficácia do sensor pode ser afetada pelo ar, aquecer, ou umidade.

Outras alternativas móveis incluem aquelas que usam eletrodos de metal, como mercúrio como uma sonda de detecção, que poderia introduzir contaminantes de metais pesados ​​de volta no meio ambiente, e tiras de teste que mudam de cor quando entram em contato com metais pesados, mas levam a resultados que dependem de leituras subjetivas da tira.

A invenção NTU relatada em um artigo publicado na revista científica Sensores ACS trabalha no campo e requer apenas algumas gotas de uma amostra de água em um cartucho sensor descartável para detectar metais pesados ​​com precisão de partes por bilhão.

Este nível de sensibilidade está de acordo com os requisitos de limite de segurança em Cingapura, que se enquadram nos padrões da Organização Mundial de Saúde. Por exemplo, o dispositivo pode detectar níveis de chumbo de 5 partes por bilhão, que é inferior ao limite de 10 partes por bilhão estipulado pela Lei de Saúde Pública Ambiental de Cingapura.

A sensibilidade do sensor no dispositivo portátil NTU também não é limitada pela exposição ao ar, e permanece eficaz até uma temperatura de 40 ° C.

Assoc Prof Yong Ken-Tye, titular da cadeira de Reitor NTU em Engenharia Elétrica e Eletrônica, disse, "Nosso dispositivo é capaz de realizar testes de qualidade da água no local rapidamente e pode detectar até 24 tipos de contaminantes metálicos, que é o dobro da capacidade de outros sensores de água disponíveis no mercado.

"Usar um agente quelante no dispositivo garante que seu sensor seja tão sensível na detecção de metais pesados ​​quanto o mecanismo de defesa natural do corpo contra a intoxicação por metal."

Inspirado no mecanismo de detecção de metal do corpo

O dispositivo compreende um sensor de fibra óptica modificado com um agente quelante, e um laser que brilha através dele. Este sensor é conectado a uma unidade de processamento que exibe os resultados do teste de qualidade da água (veja a imagem abaixo).

Em uma amostra de água contaminada por metais pesados, os íons de metal se ligam ao agente quelante no sensor de fibra óptica. Isso induz uma mudança no espectro de luz de saída, a partir da qual a unidade de processamento do dispositivo calcula a concentração de metais pesados ​​na amostra. O processo leva cerca de cinco minutos.

Professor Tjin Swee Chuan, que também é Reitor Associado da NTU (Graduate Education &Lifelong Learning), disse, "O dispositivo pode ser facilmente integrado a qualquer estação de tratamento de água em linha existente. Embora nosso produto seja competitivo o suficiente para entrar no mercado, ainda estamos trabalhando para aprimorar e expandir nossa linha de produtos de sensores de água. Por exemplo, estamos explorando maneiras de traduzir essa tecnologia para uso doméstico, como em sistemas domésticos de filtragem de água e chaleiras elétricas. "

Depois de registrar duas patentes, a equipe NTU agora incorporou com sucesso um spin-off, Waterply. Agora está trabalhando com outras empresas locais para coletar mais dados por meio de sua invenção para melhorar a precisão do dispositivo.

A Waterply também está colaborando com uma empresa estatal na China para desenvolver sensores de água de próxima geração que podem combater a poluição da água.