Científicos crean un sensor capaz de detectar contaminantes diminutos en aire y agua en pocos minutos

Un sensor desarrollado por la Universidad Técnica de Viena ha logrado identificar contaminantes invisibles en el aire y en líquidos en apenas minutos, un avance que supera con creces la capacidad de técnicas previas.

Esta innovación, basada en nanomembranas y luz infrarroja, permite analizar partículas y transformar la detección ambiental al reducir los tiempos de análisis de días a menos de una hora.

En estudios publicados recientemente —uno en Science Advances y otro en ACS Nano—, los investigadores demostraron que el sensor puede identificar la composición química de aerosoles atmosféricos y rastrear nanopartículas en agua, llegando incluso a detectar diminutas cantidades de nailon liberadas por una bolsita de té en solo 100 nanolitros de agua, según documentó el equipo liderado por el profesor Silvan Schmid en Viena.

“En principio, hoy en día ya es posible detectar casi cualquier sustancia química en cantidades ínfimas”, afirmó Schmid, jefe del equipo de investigación. “Por ejemplo, se puede iluminar una muestra con diferentes longitudes de onda en el rango infrarrojo. Las distintas moléculas responden a diferentes longitudes de onda, y a partir de ahí podemos determinar qué moléculas están presentes en la muestra".

A diferencia de los métodos tradicionales, que requieren bombear aire a través de filtros durante días para acumular suficientes muestras, la nueva técnica de membrana necesita muchos menos contaminantes para obtener resultados confiables en apenas 15 a 45 minutos.

Esta reducción, cien veces menor en el tiempo de muestreo, facilita estudios de campo asequibles sobre la composición química de aerosoles, tanto en ciudades como en zonas polares remotas.

El sistema ya tiene aplicación práctica: la profesora Julia Schmale, del Extreme Environments Research Laboratory (EERL) en la Escuela Politécnica Federal de Lausana, usó el sensor para analizar aerosoles en el ártico y la Antártida. Gracias a su portabilidad y sensibilidad, el dispositivo permitió estudiar la distribución vertical y los cambios en la composición química de partículas aéreas, algo que antes resultaba inviable.

La técnica desarrollada consiste en depositar partículas en una nanomembrana y exponerla a luz infrarroja, lo que ocasiona un leve aumento de temperatura en la membrana según los compuestos presentes. Este calentamiento modifica sutilmente la vibración de la membrana, fenómeno que puede medirse con mucha precisión, revelando incluso las cantidades más pequeñas de material.

Según explicó Schmid, la sensibilidad del sensor permite identificar sustancias en cantidades extremadamente bajas, superando el ruido de otros componentes de la muestra que solían dificultar la detección.

La directora ejecutiva de Invisible-Light Labs, Josiane P. Lafleur, subrayó que la tecnología posibilita seguir los cambios en la composición química de partículas aéreas a distintos niveles de altura y a lo largo del tiempo usando globos cautivos, una capacidad inédita antes de este avance.

“Gracias a la alta sensibilidad de nuestro método, el equipo de Julia Schmale puede analizar la composición química de las partículas con una alta resolución temporal. Ahora es posible, utilizando globos cautivos, observar cómo cambia la composición química de las partículas de aerosol en cortos periodos de tiempo y cómo varía entre el nivel del suelo y altitudes superiores, algo que era prácticamente imposible con los métodos anteriores", explicó Lafleur.

El producto, llamado EMILIE y creado a partir de la colaboración entre la universidad e Invisible-Light Labs, ya está disponible comercialmente. Schmid, responsable del grupo de investigación, mencionó que el objetivo ahora es ampliar la comercialización y potenciar la contribución de esta tecnología a la protección ambiental efectiva.