FN:s mål för hållbar utveckling, Nummer 6, behandlar behovet av tillgång till rent vatten och sanitet för alla. I den globala situationen, var tredje person har inte tillgång till säkert dricksvatten, och två av fem har inte grundläggande handtvätt med tvål och vatten.

Vattenkvaliteten avser också upplösta element. När det gäller fluor, kontrollerade mängder rekommenderas för att skydda tänderna, t.ex. ingår i tandkräm. Högre nivåer kan orsaka fluoros, störa tandemaljbildningen, korrekt tillväxt av benen, och orsaka förlamande deformiteter i ryggraden och lederna. Förekomsten av högre koncentrationer av fluor i vatten är högre på landsbygden utan tillgång till ett lämpligt vattennät.

Fluor i vattenkällor har ett geogent ursprung istället för antropogent - fluoridkoncentrationen i vatten bestäms av geologiska formationer i flodbotten. Således, fluoridfördelningen kan vara inhomogen i drabbade regioner, och vattenkällor med säkra och osäkra fluorhalter kan finnas nära varandra. I detta fall, fluorproblemet kan lösas av en lokal befolkning som förses med särskild utrustning för att upptäcka fluorhalten i vattnet och hjälpa dem att konsumera säkert vatten.

Utrustningskostnaden för fluoriddetektering är måttlig till hög, och kräver utbildning för att användas effektivt. Denna kostnad är inte överkomlig för befolkningen på landsbygden. Av dessa anledningar, gruppen som leds av professor Mutsumi Kimura och Dr Eugenio Otal från Shinshu University beslutade att utveckla prisvärd bärbar utrustning som kan upptäcka fluor på ett enkelt sätt till låga kostnader. Deras forskning publicerades nyligen i Chemistry — A European Journal . Kostnaden för den utvecklade tech-demo är cirka 23 US $, men detta pris kan sänkas till mindre än hälften om produktionen skalas upp. Huvudkostnaden är relaterad till elektronik som är användbar för många bestämningar.

Lantanidbaserade metallorganiska ramverk (MOF) erbjuder en bra plattform för fluoravkänning på grund av deras höga affinitet för fluor och intensiva utsläpp i det synliga spektrumet. Den starka affiniteten hos lantanider med fluorider omvandlar MOF:erna till motsvarande fluorider, släckning av lantanidfluorescensen. Denna intensitetsförändring kan användas för att bestämma fluorhalten i dricksvatten. Forskare vid Shinshu University valde bomull som substrat för sin hydrofila natur, möjliggör en god synergi med de porösa MOF:erna och en bra kontroll över mängden vätskeprov som införs i enheten, göra resultaten reproducerbara och förenkla de tidigare använda systemen.

Dessa innovationer är kompatibla med gruppens tidigare utveckling, som publicerades i ACS-sensorer i januari i år. I denna tidigare artikel, de presenterar den elektroniska plattformen baserad på en Arduino mikrokontroller, som använder en smartphone som en strömkälla och datainsamlingsplattform. Denna innovation eliminerar batteriet och skärmen, minska kostnaderna och tillåta att överföra fluorkvantifieringsinformationen direkt till smarttelefonen. Arduino -koden som används i enheten kan också modifieras enligt lokalbefolkningens krav.

För att överföra informationen, ett vänligt grafiskt gränssnitt utvecklades (hello.fridie.de/zensorics-app/), det samlar in fluoridkvantifieringsdata, tiden, datum, och position från smarttelefonens GPS och överför dem via e -post, SMS, WhatsApp eller någon snabbmeddelandetjänst som ska ingå i en karta över säkert vatten som ska delas med resten av lokalbefolkningen.

Detta nya system uppnår 4.0 Industri -koncept, det går att skriva ut i 3D, Arduino programmerbar, öppen källa, och enheten kan produceras lokalt och distribueras. All denna innovation producerade en billig enhet som enkelt kan användas av icke-utbildade användare.

Nästa steg är att implementera en MOF med ännu bättre prestanda. Det faktiska systemet använder en UV -LED för excitation av lantanid MOF och detekterar grönt utsläpp. Förste författaren Eugenio Otal säger, "vi utvecklade en modifiering av denna MOF som kan exciteras med synligt ljus och signalen kommer att detekteras i infrarött. Denna innovation kan minska elektronikkostnaden och använda billigare och känsligare detektorer i det infraröda området för elektromagnetiska spektra."

Deras slutliga mål är att utveckla en bärbar enhet för vattenkvalitet med samma koncept som de använde här, gör det modulärt enligt kraven i varje region och gör sitt bidrag till mål 6 i FN:s hållbarhetsmål:Säkerställa tillgång till vatten och sanitet för alla en verklighet, med en bärbar och prisvärd enhet.