Una investigadora de la UHU diseña un sensor espectroelectroquímico de análisis y control

sensor tresLa investigadora de la Universidad de Huelva Lara León Gómez ha diseñado una celda espectroelectroquímica de flujo, un sensor destinado al análisis y el control de calidad y que puede ser aplicado a los alimentos, los fármacos, el agua o al aire, entre otros elementos de interés. El diseño de esta celda forma parte de la tesis de Lara León ‘Detectores espectroelectroquímicos en flujo: Aplicaciones analíticas al estudio de medios contaminados’, dirigida por Juan Manuel Mozo Llamazares, y se trata de un detector “simple, de fácil construcción y de gran versatilidad configuracional”.

En su investigación, Lara León parte de la base de que “la sociedad actual demanda continuamente el desarrollo de nuevos métodos de análisis, cada vez más precisos, sensibles y fiables para garantizar la seguridad de los procesos productivos y el control de los vertidos que la vida civilizada genera” y advierte, además, de que “es deseable que estos métodos sean baratos y fáciles de implantar”. En este sentido, un factor que ha permitido avanzar notablemente en esta dirección ha sido la automatización de las medidas gracias al uso de ordenadores y microprocesadores, que evitan al investigador la mayor parte de las tareas tediosas de cálculo y atención al experimento, entre otras, y lo deja libre para otros trabajos, más creativos, que requieren inapelablemente su presencia.

La tesis señala que un conjunto de técnicas analíticas que permiten su automatización con gran facilidad son las técnicas en flujo, entre las que destacan los métodos cromatográficos y las técnicas de inyección en flujo (FIA). Tanto unas como otras precisan de dispositivos sensores que detecten la presencia de las especies químicas de interés, gracias a la medida de alguna propiedad característica de las mismas, mientras que éstas circulan por el sistema.

La espectroelectroquímica, en la que se basa el sensor diseñado por Lara León, es una técnica híbrida que combina dos métodos de detección clásicos, la electroquímica y la espectroscopía, para obtener información química. “Una característica esencial de esta técnica es que las dos medidas se obtienen de forma simultánea y no secuencialmente, como ocurre con otras técnicas híbridas. De esta forma, se pueden estudiar fácilmente los procesos no estacionarios que ocurren cerca del electrodo, como por ejemplo los caminos de reacción de fenómenos de transferencia electrónica. También se obtienen ventajas analíticas ya que, al medir a la vez dos propiedades, es prácticamente imposible que se produzcan interferencias”, indica la investigadora.

Sensor unoA pesar del uso extendido de la espectroelectroquímica en un gran número de laboratorios, aún no se dispone de mucha instrumentación comercial, advierte Lara León. “Por esta razón, la combinación de aparatos electroquímicos y espectroscópicos comerciales se hace de forma artesanal en cada laboratorio y de forma diferente en función de las necesidades específicas de cada caso. La celda espectroelectroquímica es la interfase entre ambas técnicas y, a pesar de que se ha descrito como construirlas, hasta el momento no hay un modelo estándar que sea utilizado por la mayor parte de la comunidad científica”, concluye.

En su tesis, la investigadora describe el diseño y la fabricación de una celda espectroelectroquímica de flujo y para demostrar la aplicabilidad de este sensor en estudios relacionados con el medio ambiente ha desarrollado un método de análisis para la especiación de iones de cobre en una muestra acuosa, en el que ha quedado demostrado que el uso de un detector mixto permite cuantificar de forma independiente los dos estados de oxidación del cobre a través de dos técnicas diferentes: una determinación espectrofotométrica de Cu (II) con cuprizona y una detección amperométrica de Cu (I), siendo el resultado que ambas medidas se sincronizan para evitar posibles interferencias entre ellas.

Lara León ha comprobado también la utilidad de este detector en la determinación del herbicida Imazapir mediante espectrofotometría en la zona UV. “Los herbicidas de este tipo presentan una excelente actividad contra la vegetación perenne y la maleza, por lo que se usan principalmente para controlar la vegetación en bosques, estuarios, zonas residenciales e industriales, campos de golf o vías de ferrocarril. También se emplea en agricultura, en cultivos de caña de azúcar, maíz, girasol, palma aceitera, caucho y pastos. Como con el resto de reactivos fitosanitarios, es necesario controlar cuidadosamente las dosis utilizadas y los periodos de seguridad para prevenir riesgos ambientales ya que pueden verse afectadas zonas que no se desean tratar con el herbicida u otros cultivos cercanos. Por esta razón, es necesario desarrollar métodos de análisis que permitan controlar la aplicación de este herbicida y mantener sus niveles dentro de los límites de tolerancia establecidos legalmente por diferentes organismos como la FDA americana”, explica la investigadora.

“La sensibilidad del método propuesto se mejora considerablemente gracias a la polarización electroquímica de los electrodos presentes en la celda de flujo diseñada”, insiste Lara León, que en sus tesis defiende que “se pueden alcanzar niveles de detección similares a los de los métodos oficiales establecidos por la EPA (basados en técnicas cromatográficas), inferiores a los niveles de tolerancia máxima, sin necesidad de etapas previas de extracción y/o preconcentración, y utilizando una instrumentación mucho más económica y menos exigente respecto al mantenimiento e instalaciones necesarias y también respecto al nivel de entrenamiento del personal técnico necesario”.

La investigadora señala que su diseño es “simple, de fácil construcción y de gran versatilidad configuracional” y recuerda que “se ha demostrado que este tipo de sensores mixtos proporcionan mayores niveles de sensibilidad que cuando se emplean dos detectores dispuestos de forma secuencial”.

 

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