Les scientifiques de NTU ont développé un appareil portable, inspiré par la capacité du corps humain, pour détecter des traces de métaux lourds dans l'eau potable en seulement cinq minutes. L-R :Assoc Prof Yong Ken-Tye et sa doctorante Stephanie Yap, tous deux de la NTU School of Electrical and Electronic Engineering. Crédit :Université technologique de Nanyang
Des scientifiques de l'Université technologique de Nanyang, Singapour (NTU Singapour) a développé un appareil portable, inspiré par la capacité du corps humain, pour détecter des traces de métaux lourds dans l'eau potable en seulement cinq minutes.
Le secret réside dans une substance organique dans la circulation sanguine humaine, appelé agent chélatant, qui peut détecter et se lier aux ions de métaux lourds. Après reliure, il empêche les ions de métaux lourds d'interagir avec d'autres molécules et enzymes du corps, et le marque pour l'excrétion du corps.
Association d'un agent chélatant avec un système de mesure optique, Le professeur agrégé Yong Ken-Tye et le professeur Tjin Swee Chuan de l'École de génie électrique et électronique ont développé un appareil qui génère des résultats de test rapidement sans avoir besoin de rapporter des échantillons, ce qui rend l'appareil pratique pour les tests d'eau sur site. Il pourrait également être intégré dans des appareils à usage domestique, tels que les systèmes de filtration d'eau.
La qualité de l'eau potable est généralement contrôlée par des tests de laboratoire car les métaux lourds ne peuvent pas être identifiés par leur couleur, goût, ou odeur, sauf si présent à des niveaux élevés. Essais en laboratoire, tout en étant très précis, prendre au moins une journée pour terminer.
Certains appareils portables sur le marché peuvent détecter rapidement les contaminants de métaux lourds, mais peut nécessiter l'étape supplémentaire consistant à mélanger l'échantillon d'eau avec une solution tampon avant que le test puisse être effectué. Le capteur de ces kits doit également être utilisé dans les 30 minutes suivant son exposition à l'air, comme l'efficacité du capteur peut être affectée par l'air, Chauffer, ou l'humidité.
D'autres alternatives mobiles incluent celles qui utilisent des électrodes métalliques telles que le mercure comme sonde de détection, qui pourraient introduire des contaminants de métaux lourds dans l'environnement, et des bandelettes de test qui changent de couleur lorsqu'elles entrent en contact avec des métaux lourds, mais conduisent à des résultats qui reposent sur des lectures subjectives de la bande.
L'invention de NTU rapportée dans un article publié dans la revue scientifique Capteurs ACS fonctionne sur le terrain et ne nécessite que quelques gouttes d'un échantillon d'eau dans une cartouche de capteur jetable pour détecter les métaux lourds avec une précision de parties par milliard.
Ce niveau de sensibilité est conforme aux exigences de limite de sécurité à Singapour qui relèvent des normes de l'Organisation mondiale de la santé. Par exemple, l'appareil peut détecter des niveaux de plomb de 5 parties par milliard, ce qui est inférieur à la limite de 10 parties par milliard stipulée par l'Environmental Public Health Act à Singapour.
Le dispositif NTU fonctionne sur le terrain et ne nécessite que quelques gouttes d'un échantillon d'eau dans une cartouche de capteur jetable pour détecter les métaux lourds avec une précision de pièces par milliard. Crédit :Université technologique de Nanyang
La sensibilité du capteur de l'appareil portable NTU n'est pas non plus limitée par l'exposition à l'air, et reste efficace jusqu'à une température de 40°C.
Professeur associé Yong Ken-Tye, titulaire de la chaire NTU Provost en génie électrique et électronique, mentionné, "Notre appareil est capable d'effectuer rapidement des tests de qualité de l'eau sur site et peut détecter jusqu'à 24 types de contaminants métalliques, ce qui est le double de la capacité des autres capteurs d'eau disponibles dans le commerce.
"L'utilisation d'un agent chélatant dans l'appareil garantit que son capteur est aussi sensible à la détection des métaux lourds que le mécanisme de défense naturel du corps contre l'intoxication aux métaux."
Inspiré par le mécanisme de détection de métal du corps
Le dispositif comprend un capteur à fibre optique modifié avec un agent chélatant, et un laser qui brille à travers elle. Ce capteur est connecté à une unité de traitement qui affiche les résultats du test de qualité de l'eau (voir image ci-dessous).
Dans un échantillon d'eau contaminé par des métaux lourds, les ions métalliques se lieront à l'agent chélatant sur le capteur à fibre optique. Cela induit un décalage dans le spectre lumineux de sortie, à partir de laquelle l'unité de traitement de l'appareil calcule ensuite la concentration de métaux lourds dans l'échantillon. Le processus prend environ cinq minutes.
Professeur Tjin Swee Chuan, qui est également le recteur associé de NTU (enseignement supérieur et apprentissage tout au long de la vie), mentionné, "L'appareil peut facilement être intégré dans n'importe quelle station de traitement d'eau en ligne existante. Bien que notre produit soit suffisamment compétitif pour pénétrer le marché, nous travaillons toujours à améliorer et à élargir notre gamme de produits de capteurs d'eau. Par exemple, nous explorons les moyens de traduire cette technologie pour un usage domestique, comme dans les systèmes de filtration d'eau domestique et les bouilloires électriques."
Après avoir déposé deux brevets, l'équipe NTU a maintenant intégré avec succès un spin-off, Waterply. Il travaille maintenant avec d'autres entreprises locales pour collecter plus de données grâce à leur invention afin d'améliorer la précision de l'appareil.
Waterply collabore également avec une entreprise publique chinoise pour développer des capteurs d'eau de nouvelle génération capables de lutter contre la pollution de l'eau.
