Wen-Chi Lin își arată designul senzorului electronic de plumb. Ar putea permite orașelor și proprietarilor de case să identifice țevile care contaminează apa cu plumb. (Credit: Evan Dougherty / Michigan Engineering Communications & Marketing / U. Michigan)

Un nou senzor electronic poate monitoriza calitatea apei în case sau orașe, informând locuitorii sau oficialii cu privire la prezența plumbului în apă în termen de nouă zile - totul pentru aproximativ 20 USD.

Criza apei Flint a arătat națiunii că vechile sisteme de apă despre care se crede că au fost stabile de zeci de ani pot expune brusc mii de oameni la o neurotoxină dacă o modificare a calității apei corodează conductele de plumb.

În plus, testele standard de probă de apă impun utilizatorilor să-și curgă apa timp de câteva minute, lipsind orice plumb care se scurge în apă din conductele proprii ale casei.

Mark Burns, profesor de inginerie chimică la Universitatea din Michigan, și colegii săi și-au propus să dezvolte un senzor ieftin care să poată fi amplasat în punctele cheie din sistemele de apă din oraș, precum și la robinetele din case.

"Sper că va avea un anumit impact, deoarece este înfricoșător să te gândești să ai plumb în apa ta", spune Burns.

Trucul este separarea plumbului de toate celelalte metale care ar putea fi prezente în apă, majoritatea fiind periculoase doar în doze foarte mari.

„Deoarece fierul este cel mai comun metal din apă și este practic inofensiv (în afară de a avea un miros urât), îl vedem ca interferând cu senzorul nostru”, spune Wen-Chi Lin, un doctorat recent în inginerie chimică.

Deci, ea a proiectat un senzor care ar putea face diferența între plumb și alte metale, cum ar fi fierul. Se bazează pe două perechi de electrozi. Electrodul pozitiv și vecinul său neutru creează un mediu sărac în electroni, în timp ce electrodul negativ și vecinul său neutru creează un mediu bogat în electroni.

Electrodul negativ oferă electroni ionilor pozitivi, captând majoritatea metalelor. Metalele sunt deja oxidate în apă, ceea ce înseamnă că au renunțat la o parte din electronii lor, așa că preferă posibilitatea de a recupera electronii.

Cu toate acestea, plumbul este atras de partea pozitivă a electrodului - este singurul metal contaminant care pierde cu ușurință mai mulți electroni și se oxidează în continuare.

Lin a testat senzorii într-o varietate de medii: apă simulată de la robinet și apă dintr-un robinet propriu-zis, cu țeavă sau nu cu metale. Pe măsură ce plumbul se acumulează pe electrodul pozitiv, acesta ajunge în cele din urmă la electrodul neutru, închizând circuitul și generând o tensiune. Deasupra unui semnal de un volt, sistemul înregistrează o lovitură.

Este o poveste similară despre electrodul negativ, care captează concentrații mari de fier, zinc și cupru, care pot deveni, de asemenea, probleme de sănătate. Senzorul poate face diferența între o problemă cu plumb și o problemă cu unul dintre aceste alte metale.

„Ar putea exista o aplicație care să monitorizeze toate atingerile și ar putea să vă trimită un mesaj de e-mail atunci când a detectat un eveniment”, spune Burns.

Lin era deosebit de conștient de falsurile pozitive - o detectare înseamnă că electrodul nu mai funcționează definitiv (dar nu întregul senzor) și ar putea provoca o sperietură inutilă pentru o familie sau un oficial.

Singurul potențial pentru o alertă falsă de plumb este dacă concentrația de cupru este prea mare. Cuprul este atât de bun în apucarea de electroni suplimentari încât se poate acumula pe electrodul neutru de lângă electrodul pozitiv. Dar cuprul creează o tensiune doar la concentrații mari, apropiindu-se de limita de acțiune a Agenției pentru Protecția Mediului de 1,300 de părți pe miliard.

În schimb, plumbul apare la 15 părți pe miliard - limita sa de acțiune EPA - după aproximativ o săptămână. Nu se crede că acest nivel de expunere va crește nivelul sângelui la adulți, potrivit Centrelor pentru Controlul Bolilor. O concentrație mai mare de plumb, 150 de părți pe miliard, a fost preluată după doar una sau două zile, în funcție de chimia apei.

Lin crede că, odată cu optimizarea, electrodul pozitiv ar putea fi mai bun în ceea ce privește atragerea plumbului, dar nu și a cuprului.

{youtube}https://www.youtube.com/watch?v=iTaJrfHiglU{/youtube}

Studiul apare în Chimie analitică.

Universitatea din Michigan a finanțat lucrarea prin bursa Barbour, Rackham Predoctoral Fellowship și TC Chang Endowed Professorship.

Sursa: Universitatea din Michigan

Cărți asemănătoare:

at InnerSelf Market și Amazon