Questi composti, noti anche come "sostanze chimiche eterne" perché non si decompongono naturalmente, sono stati collegati a una serie di effetti dannosi sulla salute, tra cui cancro, problemi riproduttivi e disfunzioni del sistema immunitario ed endocrino.

Utilizzando la nuova tecnologia dei sensori, i ricercatori hanno dimostrato di poter rilevare livelli di PFAS fino a 200 parti per trilione in un campione d’acqua. Il dispositivo da loro progettato potrebbe offrire ai consumatori un modo per testare la propria acqua potabile e potrebbe anche essere utile nelle industrie che fanno molto affidamento sulle sostanze chimiche PFAS, compresa la produzione di semiconduttori e attrezzature antincendio.

"C'è una reale necessità di queste tecnologie di rilevamento. Siamo bloccati con queste sostanze chimiche per molto tempo, quindi dobbiamo essere in grado di rilevarle e sbarazzarcene", afferma Timothy Swager, professore di chimica John D. MacArthur al MIT e autore senior dello studio, che appare negli Proceedings of the National Academy of Sciences .

Altri autori dell'articolo sono l'ex postdoc del MIT e autore principale Sohyun Park e la studentessa laureata del MIT Collette Gordon.

Rilevamento di PFAS

I rivestimenti contenenti sostanze chimiche PFAS sono utilizzati in migliaia di prodotti di consumo. Oltre ai rivestimenti antiaderenti per pentole, sono comunemente utilizzati anche in indumenti idrorepellenti, tessuti antimacchia, scatole per pizza resistenti al grasso, cosmetici e schiume antincendio.

Queste sostanze chimiche fluorurate, ampiamente utilizzate sin dagli anni '50, possono essere rilasciate nell'acqua, nell'aria e nel suolo, dalle fabbriche, dagli impianti di trattamento delle acque reflue e dalle discariche. Sono stati trovati in fonti di acqua potabile in tutti i 50 stati.

Nel 2023, l'Environmental Protection Agency ha creato un "limite sanitario consultivo" per due dei prodotti chimici PFAS più pericolosi, noti come acido perfluoroottanoico (PFOA) e perfluoroottil solfonato (PFOS). Questi avvisi richiedono un limite di 0,004 parti per trilione per il PFOA e 0,02 parti per trilione per il PFOS nell'acqua potabile.

Attualmente, l’unico modo in cui un consumatore può determinare se la propria acqua potabile contiene PFAS è inviare un campione di acqua a un laboratorio che esegue test di spettrometria di massa. Tuttavia, questo processo richiede diverse settimane e costa centinaia di dollari.

Per creare un modo più economico e veloce per testare il PFAS, il team del MIT ha progettato un sensore basato sulla tecnologia del flusso laterale, lo stesso approccio utilizzato per i test rapidi COVID-19 e i test di gravidanza. Invece di una striscia reattiva rivestita di anticorpi, il nuovo sensore è incorporato con uno speciale polimero noto come polianilina, che può passare dallo stato semiconduttore a quello conduttivo quando i protoni vengono aggiunti al materiale.

I ricercatori hanno depositato questi polimeri su una striscia di carta di nitrocellulosa e li hanno rivestiti con un tensioattivo in grado di estrarre fluorocarburi come PFAS da una goccia d’acqua posta sulla striscia. Quando ciò accade, i protoni del PFAS vengono attirati nella polianilina e la trasformano in un conduttore, riducendo la resistenza elettrica del materiale. Questa variazione di resistenza, che può essere misurata con precisione utilizzando elettrodi e inviata a un dispositivo esterno come uno smartphone, fornisce una misurazione quantitativa della quantità di PFAS presente.

Questo approccio funziona solo con i PFAS acidi, che includono due dei più dannosi PFAS–PFOA e l'acido perfluorobutanoico (PFBA).

Un sistema facile da usare

L’attuale versione del sensore può rilevare concentrazioni fino a 200 parti per trilione per il PFBA e 400 parti per trilione per il PFOA. Questo valore non è abbastanza basso da soddisfare le attuali linee guida EPA, ma il sensore utilizza solo una frazione di millilitro d'acqua.

I ricercatori stanno ora lavorando su un dispositivo su larga scala che sarebbe in grado di filtrare circa un litro d'acqua attraverso una membrana di polianilina, e ritengono che questo approccio dovrebbe aumentare la sensibilità di oltre cento volte, con l'obiettivo di soddisfare i requisiti livelli di consulenza EPA molto bassi.

"Noi immaginiamo un sistema domestico facile da usare", afferma Swager. "Puoi immaginare di mettere un litro d'acqua, lasciarlo passare attraverso la membrana, e avere un dispositivo che misura la variazione di resistenza della membrana."

Un dispositivo di questo tipo potrebbe offrire un’alternativa rapida e meno costosa agli attuali metodi di rilevamento PFAS. Se vengono rilevati PFAS nell'acqua potabile, sono disponibili filtri disponibili in commercio che possono essere utilizzati sull'acqua potabile domestica per ridurre tali livelli.

Il nuovo approccio di test potrebbe essere utile anche per le fabbriche che fabbricano prodotti con sostanze chimiche PFAS, in modo che possano verificare se l'acqua utilizzata nel processo di produzione è sicura da rilasciare nell'ambiente.