La UAM desarrolla un sensor altamente sensible para análisis rápido de mercurio en aguas

El mercurio es un elemento altamente tóxico y está considerado como contaminante prioritario. Se encuentra ampliamente distribuido en el medio ambiente, por lo que puede llegar fácilmente hasta los seres humanos a través de la cadena trófica. Los compuestos de mercurio se acumulan en el organismo y pueden provocar diversas alteraciones, como por ejemplo daños importantes en el sistema nervioso central.

Debido a estas características, las concentraciones de mercurio y sus compuestos en el medio natural y en los alimentos están limitadas por normativas de carácter nacional e internacional.

Por ejemplo, en España las Normas de Calidad Ambiental establecen una concentración máxima admisible de mercurio y sus compuestos de 0,07 µg/L (0,000 000 07 g/L) en aguas continentales superficiales, como las de río.

Para poner de manifiesto el cumplimiento de estas leyes se deben emplear metodologías analíticas diseñadas para tal fin.

Los Sensores Electroquímicos son dispositivos que pueden ser miniaturizados fácilmente y que empleando instrumentación portátil permiten efectuar los análisis in-situ, por lo que se consideran excelentes herramientas para el análisis ambiental.

Un sensor altamente eficaz para la detección de mercurio

En el trabajo se ha desarrollado un nuevo sensor basado en dispositivos electroquímicos serigrafiados.

Un electrodo serigrafiado es una pequeña tarjeta donde se encuentra un circuito eléctrico integrado, que consiste en los electrodos en sí, junto a contactos eléctricos para su conexión al sistema de medida.

El Grupo de Investigación en Sensores y Especiación Metálica de la UAM ha modificado estos dispositivos con un material compósito de óxido de níquel, poliestireno sulfonado y nano-polvos de carbón (NiO-PPS-CnP).

Los nano-polvos de carbón (CnP) aportan la conductividad eléctrica necesaria al dispositivo, mientras que el polímero empleado, el poliestirenos sulfonado (PSS), y el óxido de níquel (NiO) presentan afinidad y favorecen la interacción del mercurio con el sensor, respectivamente.

Para optimizar el funcionamiento del sensor los investigadores han empleado un procedimiento multivariante de “Diseño de Experimento”. De este modo han podido reducir el número de experimentos necesarios para el desarrollo y optimización del método, minimizando por tanto la preparación, consumo de reactivos y generación de residuos así como el tiempo necesario para la ejecución.

“El dispositivo sensor que hemos desarrollado es de tamaño muy pequeño (3,4 cm2) y la instrumentación necesaria para efectuar las medidas es portátil, de dimensiones muy reducidas y muy ligera (menos de 500 g). Este instrumento está provisto de una batería de litio y puede ser controlado vía Bluetooth por un ordenador también portátil, por lo que no se requiere conexión a la red eléctrica. Por tanto,  puede ser empleado en análisis en campo. Además, debido a su bajo coste, puede considerarse como un dispositivo desechable” Explican los investigadores.

La metodología de análisis propuesta para la determinación de mercurio, utilizando este sensor, presenta excelentes propiedades analíticas, sensibilidad, selectividad y reproducibilidad de la respuesta.

Empleando este dispositivo es posible realizar el análisis de mercurio a niveles de concentración tan bajos como 0,021 µg/L (2,1 x 10-8 g/L), por lo que es un método adecuado que puede emplearse para establecer el cumplimiento de las Normas de Calidad Ambiental.

Además, para efectuar la medida se necesita una cantidad de muestra muy pequeña, de tan sólo 100 µL (0,000 001 L) de muestra. La metodología desarrollada ya ha sido utilizada con éxito en el análisis de aguas de río.

Los resultados de estas investigaciones, financiadas por el Ministerio de Economía y Competitividad (MINECO) (Proyecto nº CTQ2011-23875), han sido publicados recientemente en Analytica Chimica Acta, una de las mejores revistas internacionales en el campo de la Química Analítica.

Referencia bibliográfica:

M.A. Armas, R. María-Hormigos, A. Cantalapiedra, M.J. Gismera, M.T. Sevilla, J.R. Procopio.”Multiparametric optimization of a new high-sensitive and disposable mercury (II) electrochemical sensor”. Analytica Chimica Acta 904 (2016) 76-82. (Doi:10.1016/j.aca.2015.11.016).