I ricercatori hanno creato un nuovo modo per rilevare l'inquinamento "chimico permanente" nell'acqua, tramite un sensore luminescente.
Scienziati di Chimica e Scienze Ambientali dell'Università di Birmingham, in collaborazione con scienziati del Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), l'Istituto federale tedesco per la ricerca e i test sui materiali, hanno sviluppato un nuovo approccio per rilevare l'inquinamento da "sostanze chimiche eterne" in acqua attraverso la luminescenza.
I PFAS o "sostanze chimiche per sempre" sono prodotti chimici a base di fluoro ampiamente utilizzati in diversi settori, dall'imballaggio alimentare alla produzione di semiconduttori e ai pneumatici per automobili. Non sono degradabili e si accumulano nell'ambiente. Negli ultimi anni sono aumentate le preoccupazioni relative all'inquinamento tossico che causano, in particolare nell'acqua.
Stuart Harrad, professore di chimica ambientale presso l'Università di Birmingham, che, insieme alla collega professoressa Zoe Pikramenou, professoressa di chimica inorganica e fotofisica, ha co-diretto la progettazione di un nuovo sensore, ha affermato:"Essere in grado di identificare 'sostanze chimiche per sempre' in potabile o nell'ambiente a causa di sversamenti industriali è fondamentale per la nostra salute e per quella del nostro pianeta."
"Gli attuali metodi per la misurazione di questi contaminanti sono difficili, richiedono molto tempo e sono costosi. Esiste una chiara e urgente necessità di un metodo semplice, rapido ed economico per misurare i PFAS nei campioni di acqua in loco per facilitare il contenimento e la bonifica, soprattutto a concentrazioni di (ultra)tracce. Ma fino ad ora si era rivelato incredibilmente difficile farlo."
I ricercatori, che hanno pubblicato i loro risultati in Analytical Chemistry , hanno creato un modello prototipo che rileva l'acido perfluoroottanoico (PFOA) "chimico per sempre". L'approccio utilizza complessi metallici luminescenti attaccati alla superficie del sensore. Se il dispositivo viene immerso in acqua contaminata, rileva il PFOA attraverso i cambiamenti nel segnale di luminescenza emesso dai metalli.
Il professor Pikramenou ha commentato:"Il sensore funziona utilizzando un piccolo chip d'oro innestato con complessi metallici di iridio. La luce UV viene quindi utilizzata per eccitare l'iridio, che emette luce rossa. Quando il chip d'oro viene immerso in un campione inquinato con il "per sempre" chimica", si osserva un cambiamento del segnale nella durata della luminescenza del metallo per consentire di rilevare la presenza della "sostanza chimica per sempre" a diverse concentrazioni."
"Finora, il sensore è stato in grado di rilevare 220 microgrammi di PFAS per litro d'acqua, il che funziona per le acque reflue industriali, ma per l'acqua potabile avremmo bisogno che l'approccio fosse molto più sensibile e in grado di rilevare livelli di nanogrammi di PFAS ."
Il team ha collaborato con gli scienziati delle superfici e dei sensori BAM di Berlino per lo sviluppo di test e analisi dedicate su scala nanometrica. Dan Hodoroaba, capo della divisione Analisi superfici e film sottili di BAM, ha sottolineato l'importanza della caratterizzazione dei chip:"Le analisi avanzate delle superfici con imaging sono essenziali per lo sviluppo di nanostrutture chimiche dedicate su chip sensore personalizzati per garantire prestazioni ottimali."
Knut Rurack, che guida la divisione di rilevamento chimico e ottico di BAM, ha aggiunto:"Ora che abbiamo un prototipo di chip sensore, intendiamo perfezionarlo e integrarlo per renderlo portatile e più sensibile in modo che possa essere utilizzato sul sito delle fuoriuscite. e per determinare la presenza di queste sostanze chimiche nell'acqua potabile."
Il professor Pikramenou ha concluso:"I PFAS sono utilizzati in ambienti industriali per le loro proprietà utili, ad esempio nei tessuti antimacchia. Ma se non smaltiti in modo sicuro, questi prodotti chimici rappresentano un pericolo reale per la vita acquatica, la nostra salute e l'ambiente in generale. Questo prototipo è un grande passo avanti nel fornire un modo efficace, rapido e accurato per rilevare questo inquinamento, contribuendo a proteggere il nostro mondo naturale e potenzialmente a mantenere pulita la nostra acqua potabile."
Ulteriori informazioni: Kun Zhang et al, Piattaforma di rilevamento basata sulla durata della luminescenza basata su complessi di iridio ciclometallato (III) per il rilevamento dell'acido perfluoroottanoico in campioni acquosi, Chimica analitica (2024). DOI:10.1021/acs.analchem.3c04289
Informazioni sul giornale: Chimica Analitica
Fornito dall'Università di Birmingham
