Un robot ayuda a detectar contaminantes tras el tratamiento del agua de alcantarillado

Es una tecnología desarrollada en la Universidad de São Paulo, en Brasil, que incrementa la precisión del análisis químico con una disminución del uso de solventes tóxicos y caros. El trabajo se enfocó en los parabenos, compuestos potencialmente cancerígenos que se emplean en la industria como conservantes

Por Cristiane Paião  |  Agência FAPESP – Investigadores de la Universidad de São Paulo (USP), en Brasil, desarrollaron un modelo robotizado para la automatización del proceso de análisis de las aguas residuales luego del tratamiento de los desagües sanitarios que aumenta la precisión de los resultados, con una disminución del empleo de solventes tóxicos y caros.

El referido trabajo se llevó a cabo en el Instituto de Química de São Carlos (IQSC-USP) durante el doctorado de Marcio David Bocelli, con el apoyo de la FAPESP y bajo la dirección de tesis del profesor Álvaro José Santos-Neto. Y sus resultados se publicaron en la revista Electrophoresis.

El objetivo del grupo de investigadores consistió en identificar en las muestras de agua tratada la presencia de parabenos, conservantes de vasta aplicación en productos alimenticios y de higiene personal. Aparte de causar alergias en algunas personas, existen evidencias de que los parabenos puedan interactuar con receptores de hormonas y provocar una desregulación endócrina tanto en el organismo humano –contribuyendo presuntamente para el surgimiento de cánceres– cuanto en los de los animales acuáticos.

“El agua contaminada con estos compuestos pasa por la estación de tratamiento de desagües, pero cuando dicho tratamiento no remueve los parabenos, estos pueden contaminar ríos y manantiales. La técnica de análisis del agua en sí misma ya existe, pero es manual y depende sobremanera de la habilidad del analista. Algunos de nuestros alumnos tardan casi un año para dominarla, por eso apuntamos a la automatización del proceso”, explica Santos-Neto.

El grupo recurrió a una técnica a la que se conoce con el nombre de “microextracción en gota única”, con la cual se extraen contaminantes de las muestras con jeringas que en este caso funcionan automáticamente. El robot y el dispositivo que hace posible la estabilización y la inserción de estas gotas en la muestra se encuentran en proceso de patentamiento. Esta herramienta permite realizar cada análisis con una sola gota de solvente. Aparte de achicar los costos, la misma aporta una mayor seguridad a quienes trabajan en los laboratorios.

“Hoy en día casi todos los análisis se realizan mediante la aplicación de métodos tradicionales, que requieren muchos litros de costosos solventes tóxicos. Para que este proyecto se haga una realidad, es necesario que haya un cambio de paradigma. Y esto depende de la óptica de las instituciones y de la iniciativa privada. Es necesario que entiendan los beneficios asociados a la miniaturización y a la robotización, fundamentalmente en lo referente a la disminución de costos y a la preservación del medio ambiente”, remarca Bocelli.

El proceso de análisis

La investigación se concretó en el marco del Proyecto Temático intitulado “Cromatografía líquida en una gota y su acoplamiento con espectrometría de masas: estrategias instrumentales, desarrollo de materiales, automatización y aplicaciones analíticas”, coordinado por el profesor Fernando Mauro Lanças, también del IQSC-USP. Participaron Deyber Arley Vargas Medina, quien también es financiado por la FAPESP, y Julie Paulin García Rodríguez, ambos de la USP.

De acuerdo con Santos-Neto, uno de los principales objetivos del grupo es la creación de nuevos aparatos que ayuden en las rutinas de análisis químicos. Los parabenos constituyeron uno de los enfoques en razón de los posibles riesgos que revisten para la salud humana y animal.

Santos-Neto remarca que todavía es necesario avanzar en distintas áreas de la ciencia, a los efectos de demostrar la relación entre estas sustancias y el desarrollo de cánceres, pero el hecho es que los parabenos pueden actuar como contaminantes y, por ende, es necesario hallar alternativas con miras a disminuir su impacto en la naturaleza.

“Hay casos en los cuales los procesos de tratamiento remueven efectivamente los contaminantes. El agua sale descontaminada con respecto a una serie de microcontaminantes. Y existen también compuestos que se remueven parcialmente. ¿En qué media esto impacta? Esto es lo que se está procurando descubrir en los estudios. Existe un proceso de dilución muy grande cuando el agua tratada vuelve a los ríos. Pero la exposición de manera crónica, incluso a un nivel muy bajo, también puede causar problemas”, afirma Santos-Neto en declaraciones a Agência FAPESP.

Las diferencias del sistema robotizado

Este aparato fue creado para ayudar a monitorear la calidad del agua, al determinar qué cantidades quedan aún del ya mencionado y de otros componentes en los desagües tras el tratamiento y poder extraerlos de las muestras que se analizarán. A tal fin, cuenta con un sistema automatizado desarrollado con base en un Arduino, una plataforma de prototipado electrónico de hardware libre. Según Santos-Neto, este mismo abordaje puede aplicarse al análisis de otros contaminantes.

El prototipo del robot que extrae parabenos y otros componentes a escala de laboratorio está listo, pero serán necesarias nuevas inversiones tras la aprobación de las patentes que hagan posible su desarrollo comercial.

“Pusimos a prueba el concepto y el robot funciona. Ahora necesitamos que las empresas se interesen”, destaca el director del trabajo.

Puede leerse el artículo intitulado Determination of parabens in wastewater samples via robot-assisted dynamic single-drop microextraction and liquid chromatography–tanden mass spectrometry en el siguiente enlace: analyticalsciencejournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/elps.202100390.