Fabricación aditiva
Detector de Nanoplásticos Impreso en 3D Apunta a la Contaminación por Microplásticos
Un equipo de ingenieros de la Universidad McGill presentó recientemente un detector de nanoplásticos impreso en 3D. El nuevo dispositivo puede detectar contaminantes nocivos de manera más eficiente y en un espectro más amplio. Los investigadores esperan que su nuevo sistema ayude a impulsar la colaboración e innovación en el sector de los microplásticos contaminantes. Así es como este desarrollo podría ayudar a hacer el mundo más seguro para las generaciones futuras.
Por qué los microplásticos son una crisis ambiental creciente
Desde que la producción de plástico se intensificó a principios del siglo XIX, los microplásticos se han ido acumulando lentamente en el medio ambiente. Cabe destacar que el término microplásticos surgió por primera vez en 2004 después de que Richard Thompson y un equipo de investigadores lo emplearan al estudiar los contaminantes oceánicos. Estas diminutas partículas de plástico, de menos de 5 mm de tamaño, se forman después de que piezas más grandes de plástico se descomponen con el tiempo.
Los informes indican que hasta 40 millones de libras de microplásticos ingresan al medio ambiente cada año. Lamentablemente, los mismos informes sugieren que a este ritmo se duplicará para 2040. Según los investigadores, los microplásticos ahora se pueden encontrar en casi todos los entornos, e incluso dentro de tu cuerpo.
Los microplásticos son especialmente peligrosos porque ingresan a la cadena alimentaria, generando escenarios nocivos. En 2022, investigadores en los Países Bajos realizaron una serie de experimentos para evaluar cuán grave se había vuelto la contaminación a nivel personal. Las pruebas revelaron que el 80 % de los sujetos tenían contaminantes microplásticos dentro de sus cuerpos.
Otro estudio1, que buscaba determinar la ingesta promedio de microplásticos de una persona, encontró que el adulto promedio ingiere más de 121 000 partículas de microplástico al año a través del aire, los alimentos y las bebidas. Además de los problemas de ingestión, también existen problemas de calidad del aire y del agua. El problema se ha vuelto tan grave que las Naciones Unidas han convertido la reducción de microplásticos en un objetivo global.
Métodos actuales para detectar microplásticos
El método actual para detectar microplásticos en el medio ambiente requiere varios pasos para llevarlo a cabo. La espectrometría de masas brinda la detección más detallada y precisa de microplásticos a escala nanométrica. Sin embargo, estas muestras deben ser recolectadas y preparadas adecuadamente antes de poder analizarlas.
Desafíos con las técnicas tradicionales de detección de microplásticos
El método actual de detección de microplásticos deja a los investigadores en una situación difícil, ya que deben dedicar mucho tiempo a preparar las muestras para los escaneos de espectrometría de masas (MS). La compleja preparación de muestras, combinada con la total ausencia de protocolos establecidos para la detección de nanoplásticos, ha generado brechas de investigación y una incapacidad para detectar de manera precisa y eficiente nano‑ y microplásticos en una amplia gama de matrices ambientales.
Estudio revolucionario de la Universidad McGill
Los investigadores de la Universidad McGill creen haber resuelto este problema. Recientemente publicaron el estudio2 A HoLDI mass spectrometry platform for airborne nanoplastic detection, en la revista científica Communications Chemistry de Nature. Este artículo presenta un método novedoso para recolectar y analizar nano‑ y microplásticos en el aire y en el agua.
Fuente – Nature
¿Qué es el detector de nanoplásticos HoLDI impreso en 3D?
Los ingenieros iniciaron sus esfuerzos basándose en la espectrometría de masas por desorción/ionización láser asistida por matriz (MALDI) para la investigación de nano‑ y microplásticos en el aire que ya existía. Señalaron que, si podían integrar una plataforma de desorción/ionización láser hueca (HoLDI) impresa en 3D, podría ofrecer señales de MS más eficientes, fiables y sostenibles.
Cómo funciona la desorción/ionización láser hueca
Existen varias razones por las que los ingenieros determinaron que HoLDI‑MS era la mejor opción. En primer lugar, elimina la necesidad de tratamientos previos complicados de las muestras. Estos pasos representan un gran desafío para los ingenieros y han provocado una falta de estandarización global, reduciendo la cooperación internacional.
Construcción del montaje del detector impreso en 3D
Los investigadores configuraron su nuevo sistema utilizando un sustrato que sostiene los analitos y que está conectado directamente a la parte inferior de una placa objetivo HoLDI impresa en 3D. A partir de ahí, todo el montaje se fija a un soporte de placa antes de que el equipo introduzca la muestra en el espectrómetro de masas. Una vez en esta disposición, el equipo utiliza láseres para penetrar la placa objetivo. Cabe destacar que el haz atraviesa las estructuras huecas antes de irradiar las partículas en el aire, lo que permite al equipo realizar un análisis directo de la muestra.
Análisis directo de microplásticos sin preparación
Los ingenieros señalaron que la eliminación del proceso de preparación de muestras supuso una mejora importante del sistema. La complejidad de la preparación de muestras ha obstaculizado durante mucho tiempo el uso de la MS en el campo. Este nuevo enfoque es capaz de tomar muestras sin preparar y determinar su distribución de tamaños de partículas, composición química y características fisicoquímicas. Cabe destacar que el método puede funcionar tanto para pruebas aéreas como acuáticas.
Pruebas en el mundo real en aire, nieve y agua
Los ingenieros realizaron varias pruebas para garantizar la precisión de sus hallazgos. Específicamente, se utilizó un escáner de tamaño de partículas de movilidad (SMPS) para rastrear la distribución de tamaños de partículas por debajo de 1 µm. Además, un medidor óptico de partículas (OPS) permitió al equipo medir con precisión partículas entre 0,3 y 10 µm. Por último, el equipo utilizó un impactador de depósito uniforme de micro‑orificio en cascada (MOUDI) para recolectar cualquier aerosol en sustratos de impacto.
Las pruebas del equipo permitieron a los ingenieros rastrear las densidades de partículas aéreas de tamaño nano durante un período de monitoreo de 24 horas. Además, probaron su herramienta en diferentes matrices ambientales del mundo real. Específicamente, el equipo evaluó aire, nieve y agua.
Resultados superiores del nuevo método de detección
Los resultados de las pruebas mostraron que el sistema de detección de nanoplásticos ofrecía un análisis de rendimiento superior de aerosoles. El equipo rastreó con éxito la densidad y la cantidad de polietileno, polietilenglicol y polidimetilsiloxano en un entorno interior.
Los resultados para el seguimiento en agua también fueron impresionantes. El nuevo enfoque logra datos concurrentes basados en masa y información fisicoquímica basada en partículas con menor sobrecarga y resultados más rápidos. Además, los resultados de las pruebas han ayudado a los ingenieros a crear un marco universal de recolección‑preparación‑análisis de aerosoles.
Ventajas del detector de nanoplásticos impreso en 3D
Este estudio aporta numerosos beneficios. En primer lugar, ayuda a sentar las bases para una estandarización global de los contaminantes microplásticos. El equipo ya ha declarado que pretende poner toda su investigación a disposición de otros ingenieros. La accesibilidad se incrementa al eliminar la necesidad de que los laboratorios posean equipos avanzados como impactores en cascada. En su lugar, un sencillo montaje de filtración al vacío actúa como una alternativa eficaz para la recolección de aerosoles, abriendo la puerta a la participación global.
Pruebas más precisas, sostenibles y asequibles
Otro beneficio importante de este enfoque es que elimina la necesidad de preparar muestras. Los ingenieros han afirmado que la preparación de muestras para la MS es uno de los pasos más laboriosos y delicados del proceso actual de detección de microplásticos. Eliminar la necesidad de preparación permite a los científicos obtener resultados más rápido y con menos esfuerzo.
Este estudio presenta una herramienta reciclable que mejora la sostenibilidad. Por ejemplo, la eliminación de la preparación de muestras reduce la necesidad de químicos de matriz y agentes de emparejamiento iónico, disminuyendo los costos y mejorando la sostenibilidad a largo plazo.
Portabilidad y aplicaciones de campo
La naturaleza portátil del sistema mejorado de pruebas de microplásticos es una gran ventaja. Este enfoque permitirá a los ambientalistas y científicos realizar pruebas in situ de microplásticos. Puede ayudarles a determinar mejor los principales contribuyentes a la contaminación y dónde enfocar los esfuerzos primero.
La precisión de esta prueba de microplásticos supera con creces a sus predecesoras. La eliminación de la preparación y la introducción de un enfoque estandarizado son pasos que han ayudado a proporcionar datos de microplásticos más precisos en comparación con las opciones anteriores. Ahora, los investigadores pueden ver exactamente cómo y dónde los microplásticos están causando daño.
Impulsando la estandarización y la colaboración global
El equipo está más entusiasmado por la inspiración que su estudio aportará al mercado. Este enfoque ofrece una comparación y validación de datos superiores entre laboratorios de todo el mundo. En consecuencia, debería ayudar a impulsar la cooperación, generando más innovación mientras se rellenan los vacíos de conocimiento sobre los procesos.
El método mejorado de detección de microplásticos es más asequible que sus predecesores. Los costos más bajos provienen de la eliminación de la preparación de muestras. Este paso requería tiempo y dinero. El nuevo enfoque es más económico, con investigadores que afirman que el montaje cuesta solo un par de dólares por muestra.
La eficiencia es otro beneficio que convierte a este enfoque en una mejor solución. El método antiguo de detección de nanoplásticos era preciso pero requería muchos más pasos, personal y equipos. El sistema mejorado de detección de nanopartículas reduce costos y brinda resultados más precisos mediante un enfoque más eficiente energéticamente.
Casos de uso futuros: de sistemas de seguridad a normas industriales
Existen muchas aplicaciones para un detector de microplásticos fácil de usar y preciso. Este dispositivo permitiría a cualquiera identificar las fuentes de nano y microplásticos en el medio ambiente, permitiendo tanto a personas como a fabricantes reducir su contaminación de manera eficiente. A continuación, se presentan algunas aplicaciones clave de esta tecnología.
Los ingenieros señalaron que, con el tiempo, su detector podrá configurarse para rastrear también otros químicos nocivos. El dispositivo puede monitorear contaminantes metálicos peligrosos, orgánicos secundarios y bioaerosoles. La naturaleza eficiente del sistema y su portabilidad aumentan su utilidad como dispositivo de seguridad.
Cronograma esperado para el despliegue en el mundo real
Podrían pasar otros 5 años antes de que veas esta investigación puesta en buen uso. Las crecientes preocupaciones sobre los microplásticos y contaminantes que ingresan al cuerpo sin duda ayudarán a acelerar el lanzamiento de este producto. Por ahora, el equipo ha declarado que se centrará en mejorar la eficiencia y precisión de la máquina.
Investigadores del detector de nanoplásticos impreso en 3D
El estudio del sistema de detección de nanoplásticos impreso en 3D fue liderado por el Departamento de Química de la Universidad McGill, Montreal, QC, Canadá. La profesora de química Parisa Ariya figura como autora principal junto a Zi Wang, Nadim K. Saadé, Robert J. Panetta, Zi Wang y Robert J. Panetta. Cabe destacar que el estudio recibió financiación del Consejo de Investigación en Ciencias Naturales e Ingeniería de Canadá (NSERC), la Fundación Canadiense para la Innovación (CFI) y el Consejo Nacional de Investigación de Canadá (NRC).
El futuro de la tecnología de detección de nanoplásticos
El futuro de los sistemas de detección de nanoplásticos es prometedor. Existe una necesidad real de estas soluciones hoy en día. Por ello, los ingenieros esperan que su herramienta ayude a impulsar movimientos impulsados por la comunidad para reducir la contaminación. El objetivo del proyecto es fomentar la cooperación internacional y armonizar la investigación global sobre la contaminación plástica.
Invertir en el reciclaje de plástico
La contaminación plástica es un problema importante que ha generado una industria completa dedicada a limpiar estos desechos a nivel mundial. Hoy, varias empresas lideran la marcha hacia un futuro más saludable y sostenible. Aquí hay una empresa que ocupa una posición fuerte en el mercado.
Loop Industries Inc
Loop Industries (LOOP ) fue fundada por Daniel Solomita en 2014. La empresa es única porque su modelo de negocio se centra en el reciclaje de residuos de PET y poliéster. Este enfoque se complementa con la introducción de una técnica revolucionaria de reciclaje de plástico llamada tecnología de despolimerización.
(LOOP )
La tecnología de despolimerización permite a los usuarios crear PET reciclado de alta pureza para su uso en envases de bienes de consumo directamente a partir de residuos plásticos. Este enfoque ha ayudado a la empresa a asegurar un nicho en el mercado. Recientemente comenzó a ofrecer productos 100 % reciclados al mercado, incluidos los botellas Loop PET.
Loop Industries ha experimentado un crecimiento considerable desde su lanzamiento. Cabe destacar que la empresa salió a bolsa mediante una fusión inversa. Hoy cuenta con un fuerte respaldo tanto de inversores institucionales como privados. Por ejemplo, aseguró una inversión de 56,5 M $ de SK Geo Centric para impulsar su investigación. Todos estos factores hacen de Loop Industries una acción inteligente para observar en el sector del reciclaje de plástico.
Últimas noticias y desarrollos de acciones de Loop Industries
Reflexiones finales: cómo la detección de nanoplásticos podría salvar vidas
El detector de nanoplásticos 3D es un cambio de juego. Este sistema de detección de contaminación de bajo costo y alta precisión ayudará algún día a mantener tu espacio de trabajo, hogar y vecindario más limpios. Por ahora, vale la pena felicitar a estos científicos por su arduo trabajo y éxito, lo que podría conducir a un mundo más seguro para todos.
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Estudios citados:
1. Cox, K. D., Covernton, G. A., Davies, H. L., Dower, J. F., Juanes, F., & Dudas, S. E. (2019). Human consumption of microplastics. Environmental Science & Technology, 53(12), 7068–7074. https://doi.org/10.1021/acs.est.9b015172. Wang, Z., Saadé, N. K., Panetta, R. J., & Ariya, P. A. (2025). Una plataforma de espectrometría de masas HoLDI para la detección de nanoplásticos en el aire. Communications Chemistry, 8, Article 90. https://doi.org/10.1038/s42004-025-01483-5
