Nanossensores medem a poluição do ar com mais eficiência

Desenvolvimento de nanossensores para detecção de gases poluentes emitidos no Distrito Federal

Equipe Canal Ciência

Maria del Pilar Hidalgo Falla

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico

Desenvolve-se, sob a orientação da professora María del Pilar Hidalgo, nanossensores capazes de detectar gases poluentes em diferentes ambientes.

Tese ou dissertação

Os veículos automotores, os aterros sanitários e as estações de tratamento de esgoto estão entres os principais responsáveis pelo aumento da poluição atmosférica. Sabendo disso, muitos países têm dado mais atenção, nos últimos anos, ao desenvolvimento de tecnologias capazes de detectar gases poluentes e determinar a composição deles, permitindo um monitoramento ambiental mais completo e eficiente, bem como maior controle das emissões, sobretudo veiculares.

Atualmente, várias técnicas são utilizadas na detecção de gases poluentes. Cada uma tem suas vantagens e desvantagens. Entretanto, é consenso que as principais características para bons sensores de gases são: capacidade para detectar diferentes tipos de gás (seletividade), alta sensibilidade para medir baixas concentrações, resposta rápida, temperatura ambiente para operar (alguns dispositivos exigem altas temperaturas de operação), baixo custo de produção e manutenção, baixo consumo de energia e praticidade no transporte e instalação.

Pensando nessas características, Priscila Gonçalves e os irmãos Eduardo e Luiza Araújo, estudantes do curso de Engenharia de Energia, da Universidade de Brasília (UnB Gama), desenvolveram, sob a orientação da professora María del Pilar Hidalgo, nanossensores capazes de detectar gases poluentes em diferentes ambientes.

Os nanossensores, desenvolvidos em laboratório pelos estudantes, possuem componentes em escala nanométrica, capazes de medir condutividade elétrica de diversos tipos de gases em diferentes proporções. Com auxílio de um equipamento de caracterização elétrica, os nanossensores analisam a composição dos gases a partir do comportamento de condução elétrica de cada um. Como cada gás possui uma resposta particular, os nanossensores conseguem identificar a substância poluente e sua proporção.

Para que isso fosse possível, os estudantes utilizaram uma metodologia conhecida como Método Pechini, na qual os próprios nanossensores sintetizam nanopartículas à base de dióxido de estanho. Em seguida, elementos químicos como o carbono, cádmio e cobalto são juntados às nanopartículas a fim de aumentar a sensibilidade de aferição delas. Para a preparação dos nanossensores, foram utilizadas placas de alumina, de dimensão 25mm x 25mm x 2mm, com uma película de liga metálica de níquel e cromo, sobrepostas por quatro pares de trilhas de ouro, responsáveis pelas medições.

A caracterização elétrica de gases pelos nanossensores demonstrou seletividade e tempo de resposta curto, menor do que um segundo, confirmando a eficiência das medições. Os dados para a pesquisa foram obtidos em uma estação de tratamento de esgoto e em uma indústria de bebidas, ambas no Distrito Federal.

A pesquisa em desenvolvimento tecnológico de nanossensores possibilita várias aplicações, com amplo campo para estudos específicos na área de detecção de gases. O grupo da UnB conseguiu desenvolver sensores mais avançados do que os atuais disponíveis no mercado. Além de eficientes na detecção de gases poluentes no ambiente, a tecnologia é capaz de identificar o gás graças à maior sensibilidade e seletividade alcançadas no desenvolvimento dos equipamentos.

Os avanços obtidos com os novos nanossensores podem revolucionar a área de monitoramento de gases, aperfeiçoando o controle da emissão de poluentes nocivos ao meio ambiente e à saúde, o monitoramento de vazamento desses gases, mesmo em pequenas quantidades, e a adoção mais rápida de medidas preventivas ou corretivas. Outro aspecto favorável é que os nanosensores podem equipar dispositivos portáteis utilizados por profissionais que fiscalizam o nível de poluição do ar. Por exemplo, um agente de fiscalização de trânsito poderia medir, durante uma blitz, os gases expelidos por um veículo, ou um agente ambiental poderia aferir se os níveis de emissão de poluente de uma fábrica estão dentro dos limites definidos pela legislação.

Os nanossensores desenvolvidos pelos estudantes da UnB são simples e podem ser produzidos a um custo relativamente pequeno quando comparado a outros dispositivos de medição que estão no mercado.

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June 15, 2016