ES2992689B2 - Dispositivo de monitorizacion de sustancias toxicas en agua y sistema que lo comprende - Google Patents

Description

DESCRIPCIÓN

DISPOSITIVO DE MONITORIZACIÓN DE SUSTANCIAS TÓXICAS EN AGUA Y

SISTEMA QUE LO COMPRENDE

Campo técnico d e la invención

La invención pertenece al campo de la monitorización de la calidad y seguridad del agua. Más concretamente se relaciona con sistemas y métodos de pronta detección de micro-contaminantes en aguas superficiales.

Estad o d e la Técnica

Tradicionalmente, la evaluación de los tóxicos en el agua depende del muestreo de agua y de la extracción y análisis de contaminantes por cromatografía y espectrometría de masas, pero el análisis químico es costoso y requiere mucho tiempo. Se requieren técnicos especializados para muestreo y análisis. Solamente se pueden detectar compuestos en instrumentos detectores previamente calibrados. Debido a la escasa información sobre los efectos tóxicos de las mezclas, existen dificultades en la evaluación del impacto.

Hay disponibles actualmente sondas in situ para ecosistemas acuáticos capaces de transmitir señales y alertas, aunq ue únicamente miden parámetros hidráulicos (por ejemplo, nivel de agua, flujo) y componentes q uímicos inorgánicos (por ejemplo, oxígeno, pH, sólidos en suspensión, etc.). En general, estas sondas tienen varias desventajas: son para sustancias específicas y/o están pensadas para un uso en laboratorio y/o son costosas y/o tienen mantenimiento exigente y/o la interpretación de los resultados es difícil.

Algunas técnicas de análisis utilizan biofilms (también denominado tapiz bacteriano o tapete microbiano) como bio-indicador de la calidad y seguridad del agua. Por biofilm se entiende una película formada por microalgas, diatomeas y/o bacterias. En general, estas técnicas de análisis tienen que hacerse in situ y proporcionan resultados poco fiables. Tienen una alta variabilidad y están sujetas a interpretación con lo que resultan a menudo poco prácticas. Por una parte, los indicadores basados en biofilm están influenciados por multitud de variables no necesariamente relacionadas con la contaminación del agua, como la intensidad de la luz, los sólidos en suspensión, los nutrientes nitratos, nitritos, fósforo, temperatura, velocidad del flujo de agua, etc. q ue afecten a la validez de los resultados.

Por otra parte, el biofilm puede adaptarse a las condiciones del agua y desarrollar resistencias específicas q ue afecten a su sensibilidad. En consecuencia, los resultados de indicadores basados en biofilm pueden ser sesgados.

Breve d escripción d e la invención

A la vista de las limitaciones observadas en el estado de la técnica, se ha visto la necesidad de mejorar el diagnóstico de las aguas.

Adicionalmente, sería deseable una detección rápida, especialmente en lugares de interés. Por ejemplo, a la salida de estaciones de tratamientos de aguas residuales (EDAR) o en puntos para suministro de agua potable. También a la entrada de una EDAR es especialmente útil porq ue los picos de pesticidas afectan los procesos biológicos de abatimiento de substancia orgánica en la EDAR. Así, una alerta tempana puede proporcionar información importante para los gestores de la EDAR, de manera que puedan actuar de forma rápida.

La presente invención se concibe para afrontar estos y otros problemas. Se plantea un dispositivo con las características técnicas de la reivindicación independiente. Realizaciones particulares y ventajosas se definen en las reivindicaciones dependientes.

De forma general, se propone un dispositivo para la monitorización de sustancias tóxicas en agua q ue incluye un cuerpo con dos cámaras dispuestas en serie siguiendo la dirección del flujo de agua. Ambas cámaras están separadas por un filtro depurativo. El material del filtro depurativo se puede elegir según el tipo de contaminantes que se espera encontrar. El dispositivo incluye una entrada para q ue, en uso, el flujo de agua pueda atravesar primero una primera cámara donde se monitoriza. El dispositivo incluye una segunda cámara, situada después de la primera cámara y tras el filtro depurativo, y una salida para el flujo de agua. El dispositivo puede ser simétrico y según la dirección del flujo se determina que la primera cámara sea una cámara de monitorización y la segunda sea una cámara de referencia para comparar con agua filtrada. El dispositivo incorpora en cada cámara un módulo de alojamiento para albergar por lo menos un biofilm, y un fluorímetro para medir la fluorescencia del biofilm. En uso, el módulo de alojamiento debe recibir luz exterior para el biofilm. El dispositivo incorpora además una unidad de adq uisición de datos para recoger la medición de fluorescencia del biofilm en cada cámara. Así, se puede establecer una comparación local entre un biofilm con agua depurada de sustancias tóxicas y otro biofilm con agua sin depurar y, con ello, discriminar cambios debidos a contaminantes. Preferentemente, la unidad de adq uisición se coloca exteriormente, fuera de las cámaras. Opcionalmente, en realizaciones con mayor implementación electrónica, la unidad de adquisición de datos puede incorporar capacidad para procesar información y comunicarse con otros dispositivos.

El dispositivo puede opcionalmente incorporar otros elementos de medición tales como captadores pasivos para contaminantes orgánicos y metales, también filtros de captación de fitoplancton. Mediante la extracción de la muestra contenida en los captadores pasivos y análisis, q ue puede ser analizada a posteriori en laboratorio, el uso de estos captadores pasivos en el dispositivo proporciona información suplementaria. Dicha información suplementaria sirve como confirmación de q ue los cambios en el biofilm se deben realmente a contaminantes. Asimismo, sirve adicionalmente para reconocer si el funcionamiento de los filtros es correcto. De forma similar con el filtro de captación de fitoplancton.

Esta especificidad permite descartar cambios en el biofilm ocasionados por otros factores. Por ejemplo, existen variaciones en las condiciones climáticas que son ajenas a la contaminación pero q ue provocan cambios en el biofilm y que, por tanto, podrían generar falsos positivos de contaminación.

Adicionalmente, otra ventaja del dispositivo es q ue el flujo de agua q ue atraviesa la primera cámara es el mismo q ue atraviesa la segunda cámara. Así se evita q ue exista una diferencia respecto del caudal de agua en cada cámara donde están los elementos de medida y que este factor pueda afectar al resultado.

Se consideran realizaciones del dispositivo para conectarlo con una bomba hidráulica q ue asegure un flujo de agua determinado a través de las cámaras. En tales realizaciones el dispositivo se ubica en superficie, fuera del agua. Mediante dos grifos, uno colocado a la entrada y otro a la salida del dispositivo: ambos pueden regular el flujo, o para cerrar la cámara en caso de necesidad de transportar el biofilm. Otras realizaciones pueden funcionar con el cuerpo del dispositivo sumergido, en una ubicación que asegure un cierto fujo continuo de agua a través de las cámaras del dispositivo. Por ejemplo, algunas realizaciones del dispositivo pueden acoplarse con una conducción de desagüe adaptada q ue asegure un flujo de agua determinado a través de las cámaras.

El dispositivo puede acoplarse con o incluir opcionalmente una unidad de comunicación de datos. La unidad de comunicación de datos puede enviar y recibir información de otros sistemas remotos encargados de revisar la información y actuar en consecuencia. Por ejemplo, puede tomar acciones como generar alarmas por el tipo de contaminación, avisos de mantenimiento, etc. También es compatible con otras herramientas y accesorios que pueden incorporarse para adaptarse a req uisitos específicos.

La invención también se refiere a un sistema q ue incorpore uno o varios dispositivos de monitorización en diferentes localizaciones y/o con capacidad de detectar diferentes sustancias tóxicas en agua. Además, el sistema incluye un computador remoto en comunicación con cada dispositivo de monitorización. El computador remoto está programado para comparar las mediciones adquiridas en ambas cámaras de cada dispositivo y además para enviar una alarma a uno o más terminales de vigilancia en función del resultado de la comparación. Estos terminales son dispositivos electrónicos como teléfonos móviles, tabletas, ordenadores, etc. En realizaciones en las que se incluyen diversos sensores en uno o más dispositivos de monitorización el computador puede programarse adicionalmente para controlarlos.

Breve d escripción d e las figuras

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

FIG. 1.- Diagrama esquemático de bloques según una realización del dispositivo.

FIG. 2.- Despiece esquemático de una realización del dispositivo.

Referencias numéricas

1 Cámara de monitorización.

2 Cámara de referencia.

12 Cámara de depuración.

3 Captador pasivo para contaminantes orgánicos.

4 Captador pasivo para contaminantes inorgánicos.

5 Biofilm.

6 Fluorímetro.

7 Filtro de captación de fitoplancton.

8 Filtro depurativo.

11 Malla de paso.

13 Junta de estan q ueidad.

9 Pre-filtro.

10 Módulo de alojamiento.

14 Orificio de salida para cableado.

16 Cable subacuático.

17 Pieza de unión.

18 Unidad de adq uisición de datos.

19 E quipo de superficie.

20 Servidor en la nube.

21 Computador remoto.

22 Terminal de vigilancia.

23 Unidad de comunicación de datos.

24 Procesador.

26 Sistema de producción de energía renovable.

27 Batería.

28 Panel solar.

30 Dispositivo de monitorización de sustancias tóxicas.

31 Bomba hidráulica.

33 Tubo de conducción.

41 Piezas conectoras

42 Grifo

Descripción d etallad a d e la invención

Para un entendimiento más completo de la invención se describen diferentes aspectos de realizaciones particulares con referencia a las figuras anteriores.

En la FIG. 1 se muestra es quemáticamente un diagrama de blo ques de acuerdo con una realización, el dispositivo de monitorización 30 permite, de manera continua, una pronta detección de la presencia de contaminación en el agua. El dispositivo 30 utiliza biofilm 5. El biofilm 5 es una comunidad viva muy sensible y sirve como elemento de detección principal. El dispositivo 30 cuenta con una configuración que evita errores de interpretación generados por factores externos no relacionados con la presencia de contaminantes que se quieren detectar.

En funcionamiento, el dispositivo 30 detecta cambios mediante mediciones de fluorescencia de biofilm 5 realizadas en dos espacios distintos con agua procedente del medio acuático que se desea monitorizar. Para ello, cada espacio dispone de al menos un fluorímetro 6 (puede incluir varios por fiabilidad y redundancia). Sobre un primer espacio se monitorizan los cambios del entorno debidos la presencia de sustancias tóxicas. Un segundo espacio sirve de referencia local con la q ue disponer de las condiciones en el entorno sin sustancias tóxicas. Ambos espacios están conectados en serie, uno a continuación del otro formando un cuerpo. Para crear estos dos espacios en contacto con el medio acuático se diseñan unas cámaras 1, 2. Entre otras propiedades concretas, ambas cámaras 1, 2 deben permitir el desarrollo del biofilm 5. En caso de contaminación, una de ellas, la cámara de referencia 2 debe mantener al biofilm 5 en agua depurada de contaminantes, para así poder identificar el cambio sufrido por el otro biofilm 5 que se encuentra en la cámara de monitorización 1 expuesto a contaminantes q ue existan en el medio acuático. Al estar en serie ambas, el flujo de agua primero ha de pasar por la cámara de monitorización 1, luego por un filtro depurativo 8 y luego por la cámara de referencia 2. Una cámara se separa de la otra cámara intercalando el filtro depurativo 8 para evitar el paso de contaminantes.

En función de las condiciones del agua a monitorizar, puede ser necesario pre-filtrar el agua que entra en la cámara de monitorización 1 para evitar q ue la vida útil de los elementos de medición y/o filtro depurativo 8 sea demasiado reducida. Este pre-filtrado se puede realizar con un pre-filtro 9 que permite el paso a partículas con un tamaño menor que uno determinado, preferiblemente menor de 80 micras. En algunas realizaciones el pre-filtro 9 se asocia con una bomba hidráulica 31 encargada de introducir el agua en el dispositivo 10. En otras realizaciones puede sumergirse el dispositivo 30 o instalarse en una conducción de desagüe de manera que se asegure un caudal continuo de agua pasando por las cámaras 1, 2.

En la cámara de referencia 2, el agua entrante se purifica de contaminantes, pero mantiene otras características (temperatura, pH, nutrientes, etc.). Las medidas del biofilm 5 de cada cámara 1, 2 se comparan, de ello, se encarga preferentemente un computador remoto 21, aunque también es posible que se encargue un equipo de superficie 19 en algunas realizaciones. En función de esta comparación, si hay una diferencia significativa, se puede generar una señal de aviso. Con esta señal de aviso se puede emitir a su vez una alerta para ser mostrada en uno o más terminales de vigilancia 22. La señal de aviso puede transmitirse con una unidad de comunicaciones 23 fácilmente empleando tecnología inalámbrica (como la red de telefonía 3G, 4G, 5G, o WiFi).

El dispositivo de monitorización 30 permite verificar la calidad del agua de forma continuada. El diseño admite además emplear captadores pasivos para detectar la contaminación por pesticidas, compuestos farmacéuticos y metales pesados entre otros. Para ello puede integrar uno o más captadores pasivos para contaminantes inorgánicos 4 (DGT, por sus siglas en inglés) y uno o más captadores pasivos para contaminantes orgánicos 3 (POCIS, por sus siglas en inglés). Estos captadores pasivos 3, 4 se pueden utilizar como respaldo para el análisis químico y la identificación de contaminantes. También puede incluir un filtro de captación de fitoplancton 7.

El tipo de fluorímetro 6 empleado es preferentemente de pulsos de amplitud modulada (PAM) para una evaluación rápida de cambios en indicadores funcionales.

Para establecer si las diferencias en medición del fluorímetro 6 de la cámara de referencia 2 y del fluorímetro 6 de la cámara de monitorización 1 son significativas, se calibran en campo y en laboratorio.

Hay que considerar q ue el biofilm 5 se suele cultivar en condiciones de agua limpia. El biofilm 5 reacciona a la exposición a contaminantes con cambios en los parámetros funcionales (por ejemplo, eficiencia de la fotosíntesis, fluorescencia basal, etc.). Estos cambios son detectables por el fluorímetro 6. Ventajosamente, la presencia de una referencia local evita falsos positivos. A menudo factores externos no relacionados con toxicidad pueden afectar los valores medidos en el biofilm. Por ejemplo, estos parámetros se ven influenciados por la temperatura, la turbidez, los nutrientes, el caudal. Previamente, se realiza una calibración adecuada en laboratorio.

Generalmente, la calibración se realiza a través de ensayos de toxicidad previa en el biofilm. Se mide con el fuorímetro la variación de eficiencia fotosintética, con exposición a varias concentraciones conocidas de los contaminantes (o mezclas de contaminantes) objetivos de la monitorización en campo. Estos ensayos permiten verificar la sensibilidad del biofilm. Se puede también verificar previamente otros componentes, como la eficiencia de los filtros con ensayos de laboratorio, por ejemplo, haciendo recircular en el dispositivo agua con concentración conocida de contaminante y midiendo la reducción de concentración de contaminante en el agua en el tiempo. Con las mediciones del fuorimetro se pueden obtener diversos parámetros, entre los que se pueden mencionar principalmente:

- Vil, eficiencia fotosintética(photosynthetic yield,en inglés) con rango de 0 a 100% teóricamente, y con valores normales para un biofilm en buenas condiciones entre 60% y 70%;

- Fluorescencia basal: representa una medida indirecta de biomasa y puede subir o crecer o permanecer constante durante la exposición, (el rango depende de la calibración del sensor que se hace previamente a la instalación);

- V(NPQ), atenuación no fotoq uímica regulada (en inglés:yield of regulated nonphotochemical fluorescence quenching)que representa la energía que las células emiten en forma de calor, es un mecanismo de protección y es un indicador de estrés;

- V(NO), atenuación no foto química no regulada (en inglés:yield of non regulated nonphotochemical fluorescence quenching)este parámetro indica una disfunción de los mecanismos de fotosíntesis y/o de protección.

De hecho: Vll+V(NPQ)+V(NO)=100%, si las células bajan su energía por la fotosíntesis, crecerá la energía gastada en calor o usada, por ejemplo, para detoxificación. Pruebas de laboratorio indican la relación entre efecto y mezcla tóxica.

La referencia local permite apreciar también variaciones pequeñas que serían confundidas con efectos por factores no tóxicos.

Al cuerpo del dispositivo de monitorización 30 se le puede acoplar una unidad de ad q uisición de datos 18 ( que puede ser sumergible en algunas realizaciones), preferiblemente de forma cableada, hasta un e quipo de superficie 19, ubicado fuera del agua y alimentado por un sistema de producción de energía 26, por ejemplo, de energía renovable, por ejemplo, un panel solar 28 q ue alimente una batería 27 para mayor autonomía. En dicho e quipo de superficie 19, una unidad de comunicación 23 permite la posibilidad de enviar, preferentemente de forma inalámbrica, la información adq uirida del dispositivo de monitorización 30 para su procesamiento, por ejemplo, hasta un computador remoto 21 directamente o a través de a un servidor en la nube 20. Este computador remoto 21 puede, entre otras acciones, encargarse de emitir una alerta en función de los datos recibidos, almacenar y analizar la información de uno o varios dispositivos de monitorización 30 distribuidos, etc. Pueden, por ejemplo, establecerse diferentes tipos de alertas según el grado estimado de toxicidad. En algunas realizaciones, como se muestra en línea punteada en la FIG. 1, un mismo e quipo de superficie 19 puede asociarse con varios dispositivos de monitorización 30 y que reciben la información adq uirida identificando su procedencia. Agrupar varios dispositivos 30 puede ser interesante en situaciones donde es posible ubicarlos próximos al e q uipo de superficie 19.

En algunas realizaciones electrónicamente más complejas, el propio dispositivo de monitorización 30 puede estar dotado de una unidad de comunicaciones 23 y disponer de cierta capacidad de procesamiento autónomo mediante un procesador 24 asociado a la unidad de adquisición de datos 18. Por ejemplo, puede estar programado para analizar información procedente de uno o varios sensores electrónicos y generar en respuesta un mensaje con datos. Este mensaje adicionalmente se puede enviar por dicha unidad de comunicaciones 23. También puede gestionar información recibida por la unidad de comunicaciones 23 como, por ejemplo, una instrucción de control.

Se puede desplegar una red con varios dispositivos de monitorización 30 y eq uipos de superficie 19 bien asociados a un único dispositivo de monitorización 30 o a varios (en línea punteada). Se puede conseguir un sistema para monitorizar diferentes sustancias y/o monitorizar diferentes localizaciones de manera distribuida.

En la FIG. 2 se representan varios detalles y aspectos constructivos de una realización particular del dispositivo de monitorización 30. El dispositivo cuenta con un cuerpo principal donde hay tres cámaras diferenciadas, una cámara de monitorización 1 y una cámara de referencia 2 transparentes o translúcidas para el crecimiento del biofilm 5. Entre ambas se instala un filtro depurativo 8. En esta realización se usa una tercera cámara de depuración 12 para alojar a dicho filtro 8. El filtro depurativo 8 puede incluir carbón activado. Las cámaras 1, 2, 12 son tubulares aunque admiten otras geometrías, basta q ue se asegure un flujo de agua adecuado a través del filtro depurativo 8. Por ejemplo, una posibilidad es diseñar las cámaras con forma de espiral. Preferentemente, se unen unos tubos a otros mediante roscado. Se emplea adicionalmente una pieza de unión 17 para facilitar el montaje.

Opcionalmente, por ejemplo, en realizaciones como la ilustrada en FIG.2 donde se emplea una bomba hidráulica 31: en cada extremo de las cámaras 1, 2 se instalan unas piezas conectoras 41 en forma de embudo, con una parte cilindrica para acoplarse con un tubo de conducción 33 y con una parte cónica para evitar turbulencias en el flujo de agua. Una de las conducciones 33 se une a una bomba hidráulica 31 puede estar, preferiblemente, en posición anterior al dispositivo 30 como está ilustrado y q ue toma el agua del medio acuático que se desea monitorizar. Previamente a la entrada en el dispositivo 30, se puede pasar el flujo de agua por un pre-filtro 9 para impedir la introducción de partículas de tamaño indeseado que saturen filtros u ocasionen un mal funcionamiento de captadores 3, 4, 7 o sensores 6. Hay dos grifos 42 en las conducciones 33, uno primero se coloca a la entrada para regular el flujo q ue entra al dispositivo 30, y otro segundo se coloca a la salida del dispositivo 30 se emplea generalmente abierto. Se cierran ambos para permitir el transporte del dispositivo 30 de un sitio a otro con el biofilm en el interior. El grifo a la salida también puede regular el flujo que atraviesa el dispositivo 30. Mencionar q ue los elementos que hay antes de las cámaras: el tubo de conducción 33 de entrada, el pre-filtro 9, etc, deben ser de material inerte (por ejemplo, teflón o acero inoxidable). En cambio, el tubo de conducción 33 de salida no; por ejemplo, puede ser de material plástico.

Preferiblemente, el cuerpo del dispositivo 30 es simétrico, es decir las cámaras 1, 2 son iguales, y es el sentido del flujo de agua lo q ue determina q ue sea la cámara de referencia 2 o la cámara de monitorización 1. Así se facilita el montaje del dispositivo y la instalación en su destino.

En otras realizaciones, el dispositivo 30 es sumergible y puede instalarse en una conducción de desagüe o tubería evacuación para que, en uso, la fuerza de la misma corriente de agua transporte hasta la cámara de monitorización los posibles contaminantes para su detección, permita q ue la cámara de monitorización 1 depure el agua y siga su paso por la cámara de referencia 2 para finalmente salir. En estas realizaciones, se prescindiría de las piezas conectoras 41 y de la bomba 31 si la fuerza de la corriente permite que el flujo de agua sea continuo en el dispositivo 30 (no se estanca el agua en el interior).

En la realización mostrada se ven varias mallas de paso 11. Una malla de paso 11 se acopla por un lado a la pieza conectora 41 y por otro lado se acopla a una cámara 1, 2. Con una junta de estanqueidad 13 se asegura un buen sellado (el anillo puede ser una junta de teflón). También a ambos extremos de la cámara de depuración 12 se incluye una malla de paso 11 que evite la salida accidental de elementos del filtro depurativo 8 pero no impida el flujo de agua (malla más gruesa, por ejemplo, 2 mm). Por ejemplo, se puede emplear en la cámara de depuración 12 como filtro depurativo 8 el carbón activado granular q ue tiene menor oposición al flujo de agua. El agua debe llegar limpia y sin material del propio filtro depurativo 8 al biofilm 5 y/o al fluorímetro 6 y/o al filtro de captación de fitoplancton 7 y/o a los captadores 3, 4.

Ha de tenerse en cuenta que el filtro depurativo 8 no contenga substancias nocivas para el biofilm 5, por ejemplo, sería inadecuado un filtro biológico con bacterias puesto que podría alterar el biofilm. Debe permitir el flujo de agua, por ejemplo, en caso de presencia de material en suspensión para prolongar la vida del filtro depurativo 8 es mejor pre-filtrar el agua previamente con un pre-filtro 9 y es necesaria una bomba hidráulica 31 para asegurar el flujo de agua. Una ventaja del carbón activado en el filtro depurativo 8 es que es reactivable con calor y además reusable. Ya sea con carbón activado o un material de características similares, se purifica el agua que entra en la cámara de referencia 2. Se retienen contaminantes orgánicos polares, generalmente con coeficiente de reparto octanol-agua, KOW<3, y metales pesados.

Nota: El coeficiente de reparto octanol-agua de una sustancia, también llamado coeficiente de partición (POW), es el coeficiente o razón entre las concentraciones de esa sustancia en una mezcla bifásica formada por dos disolventes inmiscibles en equilibrio: n-octanol y agua. Ese coeficiente mide, pues, la solubilidad diferencial de un soluto en esos dos disolventes. Se ha elegido el n-octanol por ser un compuesto orgánico que simula bien el material lipídico de la biota, o en partículas y sedimentos orgánicos. Este coeficiente da idea del carácter hidrófobo de una sustancia o la afinidad hacia los lípidos de una sustancia disuelta en agua.

Las cámaras 1,2, 12 se pueden fabricar con tubos de forma cilindrica en metacrilato (PMMA), a veces denominado comúnmente como Plexiglas (marca bajo la que se comercializa) por ejemplo, con unos 10 mm de espesor, diámetro interior de 120 mm, y una longitud de 400 mm para la cámara de depuración 12 y para las cámaras 1, 2. Se diseñan con capacidad de varios litros para garantizar q ue el biofilm 5 disponga de flujo de agua, luz y nutrientes especificos para sobrevivir y para asegurar la depuración del agua. Entre otras consideraciones, debe permitir el paso de luz, ser suficientemente resistente para soportar las condiciones de trabajo, y ser inerte respecto a las substancias que se q uieren analizar. Por ejemplo, no es adecuado el PET porq ue puede adsorber contaminantes. Preferiblemente, debe ser un material de bajo coste, resistente a ácidos y solventes diluidos para que sea fácil de limpiar. Las dimensiones del filtro depurativo 8 deben elegirse para asegurar un cierto tiempo de contacto entre agua y carbón activado. Las dimensiones anteriores son solamente un ejemplo demostrativo.

En algunas realizaciones menos preferentes pueden usarse tornillos o remaches y debe tenerse en cuenta que deben estar realizados en materiales inertes. Para estas piezas, el acero inoxidable o el politetrafluoroetileno (PTFE) conocido también como teflón son materiales adecuados. Por esta razón, en la realización ilustrada, las cámaras se hacen a partir de tubos que se enroscan fácilmente uno dentro del otro, lo q ue ahorra atornillar numerosos tornillos o colocar remaches y reduce la complejidad del montaje.

El diseño hidrodinámico de las dos cámaras 1, 2 debe asegurar la retención adecuada de contaminantes. Por ejemplo, una forma cilindrica asegura una distribución uniforme del flujo de agua q ue pasa a través de los filtros. También las caracteristicas de filtros deben tener en cuenta el tiempo de contacto entre agua y carbón activado y ser lo suficiente para permitir la depuración. Dado que el biofilm 5 es una comunidad microbiana viva con capacidad de regeneración, req uiere poco mantenimiento.

Es recomendable para mejorar la eficiencia del dispositivo, que el biofilm 5 se cultive en un punto limpio y luego se transfiera al dispositivo. De esta manera, se facilita que las especies más sensibles están presentes.

El diseño del dispositivo 30 debe permitir un aislamiento relativo del biofilm dentro de la cámara de referencia 2 y de la cámara de monitorización 1, que minimice la colonización de especies resistentes. Se busca un eq uilibrio que ralentice la colonización por especies resistentes sin aislar completamente el biofilm 5 para mantener el flujo de agua. Los extractos de los captadores pasivos 3, 4, 7 pueden ser analizados para una mejor determinación de la calidad y características del agua. De esta forma también es posible asegurar no solo una mejor identificación de contaminantes sino además el buen funcionamiento del filtro depurativo 8.

Versátilmente, las propiedades del filtro 8, y pre-filtro 9 se pueden escoger para adaptase específicamente a las condiciones locales del agua a analizar. Habitualmente, la vida útil de un filtro varía de dos semanas a varios meses, dependiendo de la calidad del agua.

Los captadores pasivos integrados 3, 4 q ue son capaces de acumular compuestos orgánicos como pesticidas, productos farmacéuticos y metales pesados. Estos compuestos se pueden recuperar para ser analizados en el laboratorio, por ejemplo, con técnicas de cromatografía y espectrofotometría de masa conocidas en el estado de la técnica. Se puede detectar un cambio significativo detectado en el biofilm 5. Con esta información, un experto medio puede diseñar un modo de actuación adecuado frente a un episodio de contaminación concreto. Incluso, los adsorbentes pueden extraerse y analizarse, proporcionando información valiosa, por ejemplo, para identificar a los posibles responsables y los efectos tóxicos esperables en el agua a partir de lo q ue se registra en el biofilm.

Con carácter no restrictivo, la información aportada para las diversas realizaciones, podría ser combinada en realizaciones adicionales dentro del alcance de la invención determinado por las siguientes reivindicaciones.

Claims (16)

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo (30) de monitorización de sustancias tóxicas en agua q ue comprende:

- una primera cámara de monitorización (1) con una entrada y una salida para el flujo de agua, q ue comprende un módulo de alojamiento (10) configurado para albergar al menos un biofilm (5) y un fluorímetro (6), donde el fluorímetro está configurado para medir la fluorescencia del biofilm (5);

- una segunda cámara de referencia (2) con una entrada y una salida para el flujo de agua, que comprende un módulo de alojamiento (10) configurado para albergar al menos un biofilm (5) y un fluorímetro (6), donde el fluorímetro está configurado para medir la fluorescencia del biofilm (5);

- un filtro depurativo (8);

donde ambas cámaras (1,2) están configuradas para permitir q ue, en uso, el biofilm (5) reciba luz exterior;

donde el dispositivo (30) comprende además una unidad de ad q uisición de datos (18) configurada para adquirir la medición de la fluorescencia del fluorímetro (6) de cada cámara (1,2);

caracterizado por q ue entre la primera cámara (1) y la segunda cámara (2) está ubicado el filtro depurativo (8), de manera que, el mismo flujo de agua recorre la primera cámara (1) y la segunda cámara (2) tras atravesar el filtro depurativo (8).

2. Dispositivo (30) según reivindicación 1, q ue comprende además un captador pasivo para contaminantes orgánicos (3).

3. Dispositivo (30) según reivindicación 1 o 2, q ue comprende además un captador pasivo para contaminantes inorgánicos (4).

4. Dispositivo (30) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende además un filtro de captación de fitoplancton (7).

5. Dispositivo (30) según cualq uiera de las reivindicaciones anteriores, q ue comprende una malla de paso (11) a la entrada y la salida de la cámara (1,2) para el flujo de agua, donde la malla de paso (11) es inerte.

6. Dispositivo (30) según reivindicación 5, donde la malla de paso (11) es de acero inoxidable 316.

7. Dispositivo (30) según cualq uiera de las reivindicaciones anteriores, donde el filtro depurativo (8) comprende carbón activado.

8. Dispositivo (30) según reivindicación 7, donde el carbón activado es granular.

9. Dispositivo (30) según cualq uiera de las reivindicaciones anteriores, q ue comprende un grifo (42) para acoplarse con una conducción (33) para la entrada de agua al dispositivo (30), y/o un grifo (42) para acoplarse con una conducción (33) para la salida de agua del dispositivo (30).

10. Dispositivo (30) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde medición de la fluorescencia comprende al menos uno de los siguientes parámetros:

- fluorescencia basal;

- eficiencia fotosintética, Vil;

- atenuación no fotoquímica regulada, V(NPQ);

- atenuación no fotoquímica no regulada, V(NO);

- o una combinación de los anteriores.

11. Dispositivo (30) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el filtro depurativo (8) se instala dentro de una cámara de depuración (12) entre la primera cámara (2) y la segunda cámara (1).

12. Dispositivo (30) según cualq uiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además una unidad de comunicación de datos (23) configurada para recoger y transmitir las mediciones adq uiridas por la unidad de adq uisición de datos (18).

13. Dispositivo (30) según la reivindicación 12, donde la unidad de comunicación (23) es inalámbrica.

14. Sistema de monitorización de sustancias tóxicas en agua caracterizado por q ue comprende:

uno o más dispositivos (30) según una de las reivindicaciones anteriores 1 a 13;

un eq uipo de superficie (19) configurado para alojar fuera del agua una unidad de comunicación (23) y un procesador (24), donde el e quipo de superficie (19) comprende además una batería (27) y un panel solar fotovoltaico (28) para generar energía eléctrica, donde la batería (27) almacena la energía eléctrica generada y alimenta al menos al procesador (24) y a la unidad de comunicación (23).

15. Sistema de monitorización de sustancias tóxicas según la reivindicación 14, q ue comprende además un computador remoto (21) y un servidor en la nube (20) configurado para comunicarse con el eq uipo de superficie (19), donde el computador remoto (21) está configurado para comparar las mediciones adquiridas en ambas cámaras (1,2) del dispositivo (30), donde el computador remoto (21) está configurado además para enviar una alarma a uno o más terminales de vigilancia (22) en función del resultado de la comparación.

16. Sistema de monitorización de sustancias tóxicas según la reivindicación 14 o 15, q ue comprende además un computador remoto (21) configurado para comunicarse con el dispositivo (30) según la reivindicación 13.