Detectar "sustancias químicas eternas" en menos de 3 minutos

Nuevo método de laboratorio para detectar trazas de PFAS en muestras de agua, suelo y material de envasado de alimentos

12.02.2024
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En las pruebas, el equipo fue capaz de detectar PFAS en un minuto o menos analizando directamente trozos de diversos materiales de envasado de alimentos, incluidas cajas de fideos instantáneos (imagen simbólica).

Los PFAS se han ganado el apelativo de "sustancias químicas para siempre" con razón: estos compuestos artificiales, que pueden tardar miles de años en degradarse y se encuentran en todo tipo de productos, desde envases de alimentos resistentes a la grasa hasta ropa repelente al agua, han llegado a casi la mitad del suministro de agua del grifo de Estados Unidos.

Ahora, en un estudio publicado en la revista Journal of Hazardous Materials de Elsevier, químicos del Instituto Tecnológico de Nueva Jersey han demostrado un nuevo método de laboratorio para detectar trazas de PFAS en muestras de agua, suelo y materiales de envasado de alimentos en sólo tres minutos o menos.

Los investigadores afirman que su método podría acelerar significativamente los esfuerzos para estudiar y abordar la bioacumulación de PFAS en el medio ambiente, incluidos los más de 2.000 millones de dólares de subvención de la EPA procedentes de la Ley Bipartidista de Infraestructuras del Presidente Biden para que los estados realicen pruebas de calidad del agua y tratamiento de los contaminantes emergentes.

"Hay miles de especies diferentes de PFAS, pero aún no conocemos el alcance de su distribución en el medio ambiente porque los métodos de análisis actuales son costosos y lentos, y en algunos casos se tardan horas en preparar y analizar las muestras", afirma Hao Chen, autor principal del estudio y profesor de química del NJIT. "Lo que demuestra nuestro estudio es un método mucho más rápido, sensible y versátil que puede controlar la contaminación del agua potable, la tierra y los productos de consumo en cuestión de minutos".

Chen y sus colegas dicen que el nuevo método -que implica una técnica de ionización para analizar la composición molecular de los materiales de muestra llamada espectrometría de masas de pulverización de papel (PS-MS)- es de 10 a 100 veces más sensible que la técnica estándar actual para las pruebas de PFAS, la cromatografía líquida/espectrometría de masas.

"Los PFAS pueden ionizarse y detectarse rápidamente mediante un espectrómetro de masas de alta resolución, que ofrece una visión clara de cada especie de PFAS presente y del grado de contaminación hasta un nivel de partes por billón (ppt)", explicó Chen. "Para matrices más complejas como el suelo, hemos aplicado un método relacionado llamado espectrometría de masas por pulverización de papel desalinizante (DPS-MS) que lava las sales que normalmente suprimen la señal iónica de los PFAS. Juntos, mejoran enormemente nuestra capacidad para detectar estos compuestos".

"Nuestro límite de detección de PFAS es de aproximadamente 1 ppt. Para contextualizar, esta cantidad se ha comparado con una gota de agua en 20 piscinas olímpicas", añadió Md Tanim-Al Hassan, primer autor del artículo y estudiante de doctorado en química en el NJIT.

En las pruebas, el equipo pudo detectar PFAS en un minuto o menos analizando directamente trozos de diversos materiales de envasado de alimentos, como papel de palomitas para microondas, cajas de fideos instantáneos, así como envases de patatas fritas y hamburguesas de dos cadenas multinacionales de restaurantes de comida rápida.

El análisis reveló trazas de 11 moléculas de PFAS diferentes, incluidos tipos comunes que se han relacionado con un mayor riesgo de cáncer y la supresión del sistema inmunitario, como el PFOA (ácido perfluorooctanoico) y el PFOS (ácido perfluorooctanesulfónico).

En su análisis del agua, el equipo detectó trazas de PFOA en muestras de agua del grifo local en menos de dos minutos, mientras que no encontró trazas de PFAS en muestras tomadas del agua filtrada de la fuente de la universidad.

"La EPA ya ha propuesto establecer niveles máximos de contaminación (MCL) para seis PFAS en el agua potable de todo el país, y el PFOA y los PFOS se encuentran entre ellos", afirmó Mengyan Li, coautora del estudio y profesora asociada de Ciencias Ambientales del NJIT. "Este método analítico podría facilitar cribados más intensivos de PFAS tóxicos que podrían ser necesarios en virtud de dicha propuesta para proteger la seguridad de nuestro suministro de agua".

Utilizando DPS-MS, el equipo también identificó dos especies de PFAS a partir de tan sólo 40 mg de suelo en menos de tres minutos.

El método de detección rápida del equipo ya se está probando para utilizarlo junto con técnicas punteras de remediación de PFAS que se están desarrollando en el Centro BioSMART del NJIT.

"Sorprendentemente, en nuestro laboratorio hemos sido capaces de acoplar este método analítico a un nuevo catalizador de degradación, que degrada el 98,7% de los PFAS en muestras de agua potable en tres horas", afirma Wunmi Sadik, coautor del estudio y director del Departamento de Química y Ciencias Ambientales del NJIT. "Este trabajo puede tener una repercusión nacional, pero el efecto inmediato se dejará sentir en la zona noreste. Aproximadamente el 10% de los 9,2 millones de habitantes de Nueva Jersey tienen niveles elevados de ácido perfluorooctanoico en el agua potable, frente a la media nacional del 1,9%".

Chen afirma que el avance también podría repercutir rápidamente en el control de productos de consumo, desde cosméticos y medicamentos hasta alimentos frescos y procesados. El equipo tiene previsto demostrar también la capacidad del método para controlar el aire.

"A corto plazo, esto podría ser muy útil para garantizar la seguridad de los productos alimentarios... podría permitir, por ejemplo, un control más eficaz de la contaminación por PFAS en los productos agrícolas", explica Chen. "Nuestro método también puede hacer avanzar el estudio de los PFAS en el aire de forma similar a lo que hemos demostrado en este estudio, lo que nos ayudaría aún más a abordar este problema medioambiental tan extendido".

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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