Resumen de Análisis electroquímico de ácidos fosfónicos
- español
La contaminación química es un problema global creciente y sus efectos sobre la salud humana en forma de enfermedades se desconocen. Desde el año 1950, se han sintetizado más de 140.000 nuevos compuestos químicos, de los cuales 5000 de los producidos en grandes volúmenes se dispersan de manera incontrolada en el medioambiente, lo que implica la exposición directa del ser humano a los mismos.
Dentro de este contexto, los fosfonatos y ácidos fosfonicos son unos de los agentes químicos más utilizados debido a su elevada eficacia por diferentes sectores como son la industria del tratamiento del agua, la agricultura o la industria farmacéutica. Un ejemplo de ello es las plantas de tratamiento de agua con una capacidad de entre 10000-50000 m3/día, las cuales emiten cada día 408 toneladas de fosfonatos/ácidos fosfonicos al medioambiente. El impacto medioambiental de estos compuestos no acaba en la industria del agua, ya que ciertos tipos de fosfonatos/ácidos fosfonicos con potentes propiedades herbicidas son utilizados de manera masiva a nivel mundial. Además, hay que añadir el creciente interés que están despertando su uso como antivirales debido a su potencial aplicabilidad. Por todas estas razones, los fosfonatos/ácidos fosfonicos son unos de los agentes químicos más consumidos del planeta. A pesar de su uso masivo, no existen métodos directos, rápidos, económicos y de fácil manejo que sean capaces de detectar estos compuestos en aguas o suelos. Por lo tanto, es de especial relevancia, para poder entender el impacto que tienen estos compuestos sobre el medioambiente y la salud, el desarrollo de nuevos dispositivos que permitan su detección y cuantificación.
En el presente trabajo se emplea la electroquímica como herramienta, para el desarrollo de una nueva generación de sensores de materiales de carbono que permiten, de manera directa, la detección de ácidos α-aminofosfónicos en medios acuosos. Debido a su aplicación industrial, los materiales que se han utilizado para el sistema electroquímico han estado basados en soluciones comerciales (electrodos de grafito, PG, y de tipo carbon screen printed). Además, se ha seleccionado y optimizado un método de detección optimo (SWV) y se han establecido las condiciones electrolíticas más favorables (alta salinidad y pH cercano a 1). La elección del electrodo, del método y de los parámetros del método ha posibilitado la cuantificación de concentraciones cercanas a 5 mg/L. Finalmente se ha construido un prototipo IoT para uso industrial que posibilita la integración de las secuencias de programación desarrolladas en Python. Como resultado final se ha obtenido un sistema de detección accesible, de fácil manejo, mantenimiento y bajo coste.
- English
Chemical pollution is a growing global problem and its effects on human health in the form of diseases are unknown. Since 1950, more than 140,000 new chemical compounds have been synthesized. 5,000 of those produced in large volumes are thrown in an uncontrolled manner in the environment, which implies direct human exposure to them.
Within this context, phosphonates and phosphonic acids are some of the most widely used chemical agents due to their high efficiency in different sectors such as the water treatment industry, agriculture, or the pharmaceutical industry. An example of this is water treatment plants with a capacity of between 10,000-50,000 m3/day which emit 408 tons of phosphonates/phosphonic acids into the environment every day. The environmental impact of these compounds does not stop at the water industry, as certain types of phosphonates/phosphonic with powerful herbicidal properties are used massively worldwide. In addition, there is growing interest in their use as antivirals due to their potential applicability. For all these reasons, phosphonates and phosphonic acids are the most widely consumed chemical agents on the planet. Despite their massive use, there are no direct, fast, economical, and easy-to-use methods for detecting these compounds in water or soil. Therefore, it is especially important, in order to understand the impact of these compounds on the environment and health, to develop new devices that allow their detection and quantification.
In this work, electrochemistry is used as a tool for the development of a new generation of carbon material sensors that allow, directly, the detection of α–aminophosphonic acids in aqueous media. Due to their industrial application, the materials that have been used for the electrochemical system have been based on commercial solutions (graphite, PG, and screenprinted carbon type electrodes). In addition, an optimal detection method (SWV) has been selected and optimized and the most favorable electrolyte conditions have been established (high salinity and pH close to 1). The choice of the electrode, the method, and the method parameters has made it possible to quantify concentrations close to 5 mg/L. Finally, an IoT prototype has been built for industrial use that enables the integration of the programming sequences developed in Python. As a final result, an accessible detection system has been obtained, easy to use, maintenance and low cost.
