Un nouveau dispositif destiné à détecter d’infimes traces des métaux lourds dans l’eau

Le dispositif en forme de fouet absorbe les contaminants à l’état de traces, les conserve à l’état sec et peut être envoyé aux laboratoires pour analyse

Le plomb, l’arsenic et d’autres métaux lourds sont de plus en plus présents dans les systèmes d’eau du monde entier en raison des activités humaines, telles que l’utilisation de pesticides et, plus récemment, l’élimination inadéquate des déchets électroniques. L’exposition chronique à ces contaminants, même à l’état de traces, à des concentrations de quelques parties par milliard, peut entraîner des problèmes de santé débilitants chez les femmes enceintes, les enfants et d’autres populations vulnérables.

Cependant, la mesure de la teneur en métaux lourds dans l’eau est une tâche ardue, en particulier dans les régions aux ressources limitées où les travailleurs doivent collecter de nombreux litres d’eau et préserver chimiquement les échantillons avant de les transporter vers des laboratoires éloignés pour analyse.

Pour simplifier ce processus de mesure, les chercheurs du MIT (Massachussets Institute of Technology) ont développé une approche appelée SEPSTAT (Solid-phase Extraction, Preservation, Storage, Transportation, and Analysis of Trace contaminants), pour l’extraction en phase solide, la préservation, le stockage, le transport et l’analyse des contaminants à l’état de traces. La méthode est basée sur un petit dispositif convivial mis au point par l’équipe, qui absorbe d’infimes traces de contaminants dans l’eau et les conserve à l’état sec afin que les échantillons puissent être facilement déposés dans le courrier et expédiés à un laboratoire pour une analyse plus approfondie.

Le dispositif en forme de fouet développé au MIT, doublé de petites poches remplies de perles de polymère dorées, s’adapte à l’intérieur d’une bouteille d’échantillonnage typique et peut être tourné pour capter tout contaminant métallique dans l’eau.

 L’appareil ressemble à une petite hélice flexible, ou à un fouet, qui tient dans une bouteille d’échantillonnage typique. Lorsqu’on le fait tourner à l’intérieur de la bouteille pendant plusieurs minutes, l’instrument peut absorber la plupart des contaminants à l’état de traces dans l’échantillon d’eau. L’utilisateur peut soit sécher le dispositif à l’air, soit l’essuyer avec un morceau de papier, puis l’aplatir et l’envoyer dans une enveloppe à un laboratoire, où les scientifiques peuvent le tremper dans une solution d’acide pour éliminer les contaminants et les recueillir pour une analyse plus approfondie au laboratoire.

« Nous avons initialement conçu ce dispositif pour l’Inde, mais il m’a beaucoup appris sur nos propres problèmes d’eau et sur les contaminants à l’état de traces aux États-Unis », explique Emily Hanhauser, conceptrice du dispositif et étudiante de troisième cycle au département de génie mécanique du MIT. « Par exemple, quelqu’un qui a entendu parler de la crise de l’eau à Flint, dans le Michigan, et qui veut maintenant savoir ce qu’il y a dans son eau, pourrait un jour commander quelque chose comme ça en ligne, faire le test lui-même et l’envoyer à un laboratoire ».

Le nouveau dispositif de surveillance de l’eau d’une équipe du MIT est vu avant (à gauche) et après avoir plongé dans de l’eau contaminée par des métaux (à droite).

Hanhauser et ses collègues ont récemment publié leurs résultats dans la revue Environmental Science and Technology. Ses co-auteurs au MIT sont Chintan Vaishnav, du Tata Center for Technology and Design et de la Sloan School of Management du MIT, John Hart, professeur associé de génie mécanique, et Rohit Karnik, professeur de génie mécanique et chef de département associé pour l’éducation, ainsi que Michael Bono de l’université de Boston.

Référence :

“Solid-Phase Extraction, Preservation, Storage, Transport, and Analysis of Trace Contaminants for Water Quality Monitoring of Heavy Metals” by Emily Hanhauser, Michael S. Bono Jr., Chintan Vaishnav, A. John Hart and Rohit Karnik, 18 February 2020, Environmental Science and Technology. DOI: 10.1021/acs.est.9b04695.