Departamento de Medio Ambiente y Energía

Área Control de Contaminación

Automatización de técnicas analíticas

Luz Leal
Dra. Luz Olivia Leal
Tel. +52 (614) 439 4810
luz.leal@cimav.edu.mx


La contaminación en el medio ambiente ha orillado a los gobiernos de distintos países a tomar medidas más estrictas para el monitoreo y control de especies químicas a nivel ambiental.

Las bajas concentraciones, aunque sumamente tóxicas, de elementos químicos en el medio ambiente, hacen necesario el uso de procedimientos analíticos cada vez más precisos y rápidos que garanticen su correcta detección con la finalidad de proteger y salvaguardar la salud de la población.

Estas metodologías requieren de largos y tediosos procesos químicos de separación que involucran un elevado consumo de tiempo, reactivos y muestras, altos costos por análisis, mayor generación de residuos, alto riesgo para el analista al manejar muestras y reactivos peligrosos, aumento considerable en el error humano y una posible deficiencia en la detección. Para dar solución a estos inconvenientes surge la automatización.

El Laboratorio de Automatización de Técnicas Analíticas del Centro de Investigación en Materiales Avanzados, S.C., es el encargado de realizar la investigación necesaria para adaptar procedimientos químicos convencionales a sistemas total o parcialmente automáticos, mediante el uso de dispositivos electrónicos cuyo control instrumental se lleva a cabo a través de una computadora.

El objetivo principal de este trabajo de investigación es desarrollar métodos químicos total o parcialmente automatizados que permitan llevar a cabo el análisis de parámetros ambientales, principalmente contaminantes, en muestras ambientales y biológicas de una forma cada vez más precisa, rápida y eficiente.

Estos nuevos métodos reducen el volumen de muestra y de reactivos empleados en los procedimientos convencionales con la finalidad de, por un lado, reducir costos de análisis, y por otro, disminuir de forma considerable la generación de residuos y contribuir con la preservación del medio ambiente.

Al ser métodos parcial o totalmente automatizados, minimizan o eliminan por completo la manipulación de muestras y reactivos por parte del analista, con el objeto de incrementar su seguridad, sobre todo con aquellas sustancias altamente tóxicas, o el manejo de radioisótopos. En relación a los procedimientos convencionales, la automatización de los métodos químicos también reduce el tiempo de análisis.

En esta línea de investigación se han desarrollado procedimientos analíticos automáticos que permiten contribuir en el control y monitoreo de un gran número de parámetros ambientales en cortos lapsos de tiempo con resultados fiables, seguros y económicos.

Como ejemplo, en el Laboratorio de Automatización de Técnicas Analíticas se han desarrollado metodologías automatizadas aplicadas en la determinación de metales (plomo, arsénico, cadmio, bismuto) en muestras ambientales y biológicas; micronutrientes (cobalto, manganeso) en agua de mar; sistemas automáticos para el monitoreo multiparamétrico, como es el monitor de sulfatos, nitritos y nitratos, aplicado al análisis de aguas destinadas al consumo humano y aguas residuales; un método totalmente automatizado para la determinación de uranio en diversas muestras ambientales, entre otros.

Además, se ha incursionado en el área de la radioactividad ambiental con el diseño de técnicas automáticas que permiten la separación y preconcentración de radioisótopos (226Ra, 99Tc y 90Sr), contribuyendo con ello en el ramo de seguridad nuclear y salvaguarda ambiental.

Con estos métodos automáticos, que no requieren la presencia del analista, se pueden hacer monitoreos in situ y continuos de parámetros ambientales, facilitando el establecimiento de planes de vigilancia ambiental.

La principal aportación dentro del campo de la ciencia consiste fundamentalmente en desarrollar nuevos métodos de análisis químico parcial o totalmente automatizados que permitan el monitoreo de parámetros ambientales.

Lo novedoso de estas técnicas es la automatización que permite desarrollar complejos sistemas automáticos, altamente reproducibles y sensibles para aplicarse a cualquier parámetro ambiental e incluso para el estudio de la presencia de radionúclidos en el ambiente.

Por lo tanto, el trabajo de investigación desempeñado es de carácter internacional y prueba de ello son los diferentes artículos publicados y la presentación de los trabajos desarrollados en congresos internacionales que tienen lugar año con año.

Dentro de los beneficios al medio ambiente que aporta el desarrollo de metodologías analíticas automáticas están:

  • Reducir la cantidad de muestra y reactivos, evitando con ello la generación de elevados volúmenes de residuos para contribuir con la llamada “Química verde”
  • Proteger la seguridad del analista al constituir sistemas de flujo completamente cerrados, donde la manipulación de solventes orgánicos y demás reactivos peligrosos es mínima.

Programa de doble titulación con la Universitat de les Illes Balears
estudianteUIB


Desde 2008, esta área tiene una intensa colaboración académica con la Universitat de les Illes Balears (UIB, España). Han visitado las instalaciones del Cimav profesores de la UIB para impartir talleres y seminarios, así como para realizar estancias académicas. Por parte del Cimav, se han impartido cursos y seminarios, y se han llevado a cabo numerosas estancias de investigación en el Laboratorio de Química Analítica, Automatización y Medio Ambiente de la UIB. Se han firmado 2 convenios de doble titulación con dicha institución, el de grado dual de doctorado en 2009 y el de maestría en 2011.

Base científica


La base científica para el desarrollo de estos métodos automatizados es la implementación de técnicas de análisis en flujo, partiendo de metodologías convencionales. Las técnicas de análisis en flujo son sistemas construidos con bombas peristálticas, bombas tipo pistón, válvulas solenoides, válvulas de selección, tubería de teflón, columnas de pre-concentración, detectores, entre otros. Las técnicas de análisis son manejadas a través de un software con instrucciones o procedimientos específicos para cada método químico. Cada una de estas técnicas han sido desarrolladas a la medida de las necesidades del analista, y sus características de límite de detección o frecuencia de análisis (entre otras), están enfocadas a una aplicación concreta. Esto permite, por ejemplo, llevar a cabo el análisis de muestras ambientales, cuyas bajas concentraciones de algún contaminante requieren de pretratamientos que garanticen una apropiada separación del analito de interés con respecto al resto de los interferentes y con ello garantizar una correcta detección.

Los métodos automatizados desarrollados se han aplicado a la solución de problemas en las áreas de química analítica, química radiológica, medio ambiente, toxicología y salud pública.

Grupo Control de Contaminacion