Ambiente

Crean dispositivo para medir en casa el nivel de plomo en el agua potable

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Encender la tele, preparar el mate y, ahora, medir la cantidad de plomo que contiene el agua que consumimos. Así de simple y cotidiana va a poder ser la detección de este peligroso metal. Científicos de la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA) y la Universidad de Buenos Aires (UBA) están trabajando en un proyecto internacional junto con profesionales de México y el Reino Unido para desarrollar un dispositivo de uso hogareño capaz de medir niveles extremadamente bajos de plomo en agua potable. Se llama PlomBOX y pronto va a estar abierto a toda la comunidad.

Por Lic. Daniela Bentivoglio

ENULA.ORG / REVISTA EnHOT / Revista NyT

El objetivo es diseñar un dispositivo metrológico de bajo costo y con materiales prácticamente disponibles en todos lados para detectar y medir la presencia de plomo en agua potable. Por su alta toxicidad, la Organización Mundial de la Salud (OMS) establece que el límite es de 10 partes por mil millones. Lograr esa precisión requiere de equipos muy sensibles, que hasta ahora eran muy costosos y de acceso limitado.

PlomBOX es un sistema innovador que puede ser utilizado en el hogar sin necesidad de llevar muestras a un laboratorio, evitando así los costosos análisis y facilitando el proceso. Si simplificamos el concepto podemos pensarlo como una suerte de caja (de ahí su nombre) con un sensor que se conecta a un teléfono móvil para adquirir y analizar datos a través de una App.

El proyecto -cuyo nombre oficial es «PlomBOX: A Device for Open Source Metrology to Fight Lead Contamination in Drinking Water»-GCRF EP/T015586/1«- es resultado de un intenso trabajo interdisciplinario e interinstitucional en el que participan tres países. La CNEA (incluyendo una gran cantidad de laboratorios y áreas de la institución) y la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (FCEyN-UBA), por el lado argentino; la Universidad Nacional Autónoma de México; y por parte del Reino Unido, el Royal Holloway and Bedford New College, University of London, y el Boulby Underground Laboratory (Science and Technology Facilities Council).

El subsidio con el que se desarrolla la iniciativa (900.000 libras, es decir, más de un millón de dólares) es apoyado y organizado por el Global Challenges Research Fund (GCRF/UKRI) y financiado por el Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC), una institución inglesa a cargo de la coordinación de la investigación científica en el Reino Unido.

Dr. Hernán Asorey. Foto: gentileza Universidad Industrial de Santander.

En diálogo con ENULA.ORG, el Dr. Hernán Asorey –Jefe del Departamento Física Médica de la CNEA y project manager de PlomBOX- explica: “La idea de este prototipo es que permita un uso casero, in situ y en tiempo real. Buscamos que sea portátil, de bajo costo, abierto, robusto, que ocupe poco espacio y se pueda utilizar en cualquier lado, incluyendo escuelas rurales, industrias, hasta campamentos. Se comunica al celular por Bluetooth”.

El costo del equipo será de entre 10 y 20 dólares por única vez, porque es reutilizable. “Además, al ser un proyecto de código abierto se van a publicar los planos para que en vez de comprar el aparato, cada uno lo pueda armar en su casa con algunos conocimientos básicos de soldadura y electrónica. El objetivo es que sea abierto a la comunidad para que tenga un impacto realmente positivo en los problemas de salud pública asociados a la contaminación por plomo”, advirtió el experto.

Plomo en el agua: un enemigo al acecho

“Nos interesaba particularmente detectar la presencia de este metal –señaló el Dr. Asorey- porque constituye un problema realmente serio a nivel mundial. Según las estimaciones de la OMS, alrededor de mil millones de personas están expuestas a aguas químicamente contaminadas, y la mayoría de las afecciones resultantes tienen que ver con el envenenamiento agudo y crónico con metales pesados”.

Software ‘piPlom’: una imagen analizada en color. Crédito: plombox.org

El plomo, a diferencia de otras sustancias, no se metaboliza en el organismo, lo que genera un efecto de acumulación: “Eso produce un montón de complicaciones que pueden causar daños irreparables en los órganos, aumento en la probabilidad de cierto tipo de cáncer e incluso la muerte. Existe una enfermedad muy común que provoca el envenenamiento por plomo, denominada saturnismo, que en los casos más graves puede resultar letal”.

El plomo está presente en la industria de las baterías, en cañerías de agua de edificaciones viejas (donde hay una deposición lenta pero constante en el agua que circula), en algunos tipos de pintura, etc. “Desde el punto de vista humano el problema es serio y también desde el punto de vista ambiental, tanto para los animales como para los cultivos que son regados con agua que contiene plomo. Terminan teniendo menos productividad y esto conlleva luego a su pérdida. Es una problemática compleja de exposición directa o indirecta: como el plomo no se metaboliza, si las vacas toman agua que contiene plomo, su carne también lo tendrá, por lo que también se da una ingesta indirecta de este metal”, enfatiza el especialista.

Variación de color por colonias de biosensores. Crédito: plombox.org

Del agua a una App

El dispositivo PlomBOX combina distintas técnicas, algunas de las cuales se retomaron de proyectos anteriores: “Por ejemplo, ya había surgido en CNEA la necesidad de detectar plomo en agua en el marco del proyecto Laboratorio Subterráneo ANDES, donde este metal puede alterar la búsqueda de materia oscura”.

¿Cómo funciona el dispositivo? “Básicamente trabajamos con unas bacterias que cuando hay plomo en el agua se reproducen y liberan una sustancia química que cambia el color o produce fluorescencia o bien liberan una sustancia de la familia de la luciferina, que es lo que usan las luciérnagas. Entonces cuanto más plomo hay, se obtiene una mayor variación de color o generación de brillo, o más luz. Estas mediciones las hacemos en el CAB con una camarita similar a la de cualquier celular –para los dos primeros métodos- o con fotomultiplicadores de silicio si se trata de luz, y esa señal electrónica resultante se transmite por Bluetooth a una App que también estamos desarrollando”, detalla Asorey.

Luego, esa App transfiere los datos a un servidor central donde se hacen los cálculos correspondientes y retorna en tiempo real la medición que uno acaba de hacer: “Esta información se va almacenando, de manera anónima y con baja resolución espacial, porque vamos a armar un mapa de la concentración de plomo en distintos lugares. Esto último es un desarrollo que está haciendo fundamentalmente nuestro partner del Reino Unido, el equipo del Royal Holloway College de la Universidad de Londres. Todo esto, a su vez, requiere de pruebas de validación y de campo que, junto con el diseño mecánico del dispositivo, está a cargo de los colegas de la Universidad Nacional Autónoma de México”.

Estos procedimientos que aquí se resumen en unos pocos párrafos surgen de un documento de unas cien páginas repletas de precisiones técnicas para que en la práctica todo funcione como tiene que funcionar y en cualquier condición de temperatura, humedad, y zona geográfica. “Hay un montón de cuestiones que quizás en la idea original no están y que luego hay que considerar. El diablo está en los detalles”.

 

Señal de fluorescencia por colonias de biosensores. Crédito: plombox.org


GRUPOS DE TRABAJO

1) Biosensores bacterianos de plomo. Detección biológica
2) Metrología. Mediciones colorimétricas de lo que detectan las bacterias
3) Electrónica y comunicación entre el dispositivo y la App
4) Validación de la sensibilidad y diseño de pruebas de campo


A medir en casa

Al finalizar el proyecto, y una vez verificado el correcto funcionamiento y calibración del sistema, el dispositivo va a estar disponible al público. “Vamos a poner a disposición de la comunidad todos los esquemáticos y la lista de materiales para que todo el que quiera pueda descargarlos junto con la App y construir el dispositivo en sus casas (el kit de bacterias sí se deberá comprar). El prototipo luego podrá ser industrializado y comercializado por alguna empresa, eso se verá más adelante, pero la idea es que el usuario pueda ir a la tienda electrónica de su barrio y consiga estos elementos con facilidad”, amplió el Dr. Asorey.

La versión que trabaja con la luz es más compleja, más sensible y con mayor capacidad analítica, por lo que seguramente se va a destinar a un uso mucho más específico. En cambio, las otras dos que funcionan con el cambio de color y la liberación de sustancia fluorescente (que utilizan una camarita web como la del celular para las mediciones) habilitan una versión económica y de uso hogareño.

Vista frontal de una cámara de detección. Crédito: plombox.org

Ciencia en tiempos de pandemia

Tras confirmarse la asignación de los fondos, los expertos comenzaron a trabajar en el proyecto PlomBOX en noviembre último: “En febrero ya teníamos bastante avanzado el diseño básico, y en marzo ya teníamos el primer conjunto de bacterias, justo una semana antes del inicio de la cuarentena en Argentina. Esta coyuntura nos complicó bastante pero le buscamos la vuelta para seguir trabajando desde casa”.

Todos los lunes por la mañana los coordinadores de cada grupo se comunican por videoconferencia para compartir los avances y definir las próximas tareas. La mayoría de los investigadores no se conocen personalmente, pero “hay algo muy colaborativo en la ciencia que siempre está”, define Asorey.

“Con varios de mis colegas ya veníamos trabajando en proyectos internacionales que requieren el uso de estas herramientas digitales, así que estábamos acostumbrados a la virtualidad. La nueva coyuntura por la pandemia no nos modificó demasiado nuestra forma de trabajo, más allá de las tareas de laboratorio que sí se vieron alteradas. Pero fuimos logrando nuevas formas de ir atacando los problemas y eso también nos llevó a mejoras en el proyecto. Es muy interesante cuando un problema se transforma en un desafío y luego resulta en una solución innovadora”, reflexiona el especialista.

Finalmente, el Dr. Asorey adelantó a ENULA.ORG que el prototipo estará terminado durante el año que viene y que a partir de ahí quedará disponible para toda la comunidad.

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