Kleine sensoren detecteren snel sporen van ‘eeuwige chemicaliën’ in drinkwater

Nieuwe methode voor het detecteren van “forever chemicals” – Onderzoekers van de UChicago Pritzker School of Molecular Engineering en het Argonne National Laboratory hebben een innovatieve methode ontwikkeld om de moeilijk te detecteren per- en polyfluoroalkylstoffen (PFAS) in water te meten. Deze methode maakt gebruik van unieke probes die de niveaus van deze “forever chemicals” kwantificeren, waarvan sommige schadelijk kunnen zijn voor de mens.

Volgens Junhong Chen, Crown Family Professor aan de UChicago PME, kan hun nieuwe sensor onmiddellijk deze verontreinigingen meten, in tegenstelling tot bestaande methoden die weken kunnen duren en geavanceerde apparatuur vereisen. De technologie, zoals beschreven in het tijdschrift Nature Water, kan PFAS detecteren bij een niveau van 250 delen per quadriljoen (ppq), wat vergelijkbaar is met één korrel zand in een Olympisch zwembad.

Met deze mogelijkheid kan de test worden gebruikt om drinkwater te monitoren op twee van de meest giftige PFAS: perfluorooctaanzuur (PFOA) en perfluorooctaan-sulfonzuur (PFOS), waarvoor de Amerikaanse Environmental Protection Agency (EPA) onlangs limieten van 4 delen per triljoen heeft voorgesteld.

Uitdagingen bij de detectie – PFAS zijn olie- en waterbestendige chemicaliën die worden gebruikt in een breed scala aan consumenten- en industriële producten, zoals anti-aanbakpannen, verpakkingen voor fastfood en brandblusschuim. Ze worden vaak “forever chemicals” genoemd omdat ze ongelooflijk lang meegaan en niet op natuurlijke wijze afbreken, maar zich in het milieu en in het lichaam ophopen.

Studies hebben PFAS in verband gebracht met gezondheidsproblemen, waaronder kanker en verzwakte immuunsystemen. Chen benadrukt dat het handhaven van de nieuwe limieten een uitdaging vormt, omdat het detecteren van PFAS tijdrovend en moeilijk is. Momenteel kunnen mensen geen watermonsters thuis testen.

Het team van Chen heeft in de afgelopen vijftien jaar zeer gevoelige, draagbare sensoren ontwikkeld op computerchips. De sensor meet veranderingen in elektrische geleidbaarheid wanneer een PFAS-molecuul zich aan het apparaat hecht. Door het gebruik van machine learning hebben ze unieke probes kunnen selecteren die specifiek zijn voor bepaalde PFAS-chemicaliën.

In hun recente publicatie hebben ze aangetoond dat een van deze probes selectief bindt aan PFOS, zelfs als andere chemicaliën in veel hogere concentraties aanwezig zijn. De nauwkeurigheid van de sensor werd bevestigd door samenwerking met de EPA, die goedgekeurde methoden gebruikte om de concentraties te verifiëren.

Het team is nu van plan om nieuwe probes voor andere PFAS-chemicaliën te ontwikkelen en de schaalbaarheid van deze technologie te onderzoeken. Dit zou consumenten in staat kunnen stellen om hun eigen water te testen en beter geïnformeerde keuzes te maken over hun milieu en consumptie.