Sensores que cambian de color ante la presencia de contaminantes en el agua

La Universidad de Burgos (España) y la Universidad de Concepción (Chile) han desarrollado polímeros eficaces para detectar fenoles dañinos en el medio acuoso. Los investigadores han logrado preparar un nuevo material que adquiere coloración al entrar en contacto con fenoles, sustancias contaminantes que pueden encontrarse en el agua.

Este nuevo desarrollo permite detectar y cuantificar fenoles en medios acuosos rápidamente, en el lugar y al momento, sin necesitar personal con preparación específica ni instrumental de alto coste. Saúl Vallejos, investigador principal de proyecto, destaca que se trata de un “método sencillo y barato” que cumple con el objetivo de desarrollar “materiales accesibles” como alternativa para la detección de fenoles.

Los fenoles son toxinas causantes de contaminación, tanto del entorno natural, como de los organismos vivos. Se encuentran muy presentes en la actividad humana, y la contaminación está relacionada con los derivados fenólicos empleados en la industria química, petroquímica y farmacéutica para la creación de fármacos, químicos domésticos, tintes y polímeros. La presencia de fenoles en el entorno natural, más concretamente en los recursos hídricos, es debida a la utilización y degradación de pesticidas y fungicidas.

Tradicionalmente, los fenoles en el ambiente son detectados mediante técnicas de alto coste económico en términos instrumentales, que requieren personal experto y suponen procesos largos y laboriosos de extracción. Con este nuevo material sensor, el proceso de detección se agiliza, se simplifica y se abarata. Este nuevo proceso consta de dos fases: la detección y la cuantificación.

La detección tiene lugar cuando el sensor, en forma de fina película, se sumerge en el agua, el material se hincha, y si los fenoles están presentes, la película cambia de color. De esta manera es posible reconocer la presencia de fenoles (toxinas) de forma inmediata y a simple vista.

Para llevar a cabo el análisis cuantitativo de los fenoles habitualmente se utiliza un espectrofotómetro ultravioleta-visible que permite comparar la radiación absorbida o transmitida por dos soluciones. Este instrumento ha servido para contrastar la validez del nuevo método ideado por el grupo de investigación, consistente en utilizar un Smartphone y la app “ColorMeter” para llevar a cabo un análisis RGB de color resultante y conseguir así, a través del color, un número que indica la concentración de fenoles. Este sistema supone un importante ahorro económico y puede ser llevado a cabo por una persona sin formación técnica avanzada.

El desarrollo de este sensor se ha conseguido creando lo que llaman “películas poliméricas”, estables e incoloras, usando sales de diazonio, unos compuestos orgánicos que permiten integrar colorantes en su estructura.

Tras el primer análisis en condiciones de laboratorio del comportamiento de estos materiales sensoriales, se realizó una prueba con un producto comercial, en concreto, un fungicida a base de fenilfenol. En su ficha técnica, el fabricante especificó que el producto contenía 100 g de esta sustancia por litro. El producto fue sometido al proceso de detección y cuantificación mediante películas poliméricas y, finalmente, el resultado de la concentración calculada mostró la misma cantidad de fenilfenol especificada por el fabricante.

Referencia

Bustamante, S. E., Vallejos, S., Pascual-Portal, B. S., Muñoz, A., Mendia, A., Rivas, B. L., ... & García, J. M. (2019). Polymer films containing chemically anchored diazonium salts with long-term stability as colorimetric sensors. Journal of hazardous materials, 365, 725-732.