Ar polar e chá: a invenção TUW torna os poluentes ambientais mensuráveis
Poeira fina no ar ou nanopartículas na água - uma nova e espantosa tecnologia da TU Wien (Universidade de Tecnologia de Viena) pode detetar quantidades minúsculas de uma grande variedade de substâncias num curto espaço de tempo
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Anos de trabalho levaram ao desenvolvimento de uma nova técnica de medição invulgar na TU Wien: As nanomembranas e os raios infravermelhos são utilizados para detetar pequenas quantidades de diferentes substâncias. Agora foi demonstrado: A tecnologia está pronta para utilização prática e ultrapassa os métodos anteriores em muitas ordens de grandeza em muitos aspectos. Os poluentes ambientais podem ser detectados na gama dos nanogramas ou picogramas - os resultados podem ser obtidos em minutos, o que anteriormente demorava dias ou semanas a obter.
Esta tecnologia de medição foi desenvolvida e aperfeiçoada ao longo dos últimos anos na TU Wien - em colaboração com a spin-off "Invisible-Light Labs", que o Prof. Silvan Schmid fundou juntamente com a Dra. Josiane P. Lafleur, o Dr. Niklas Luhmann e o Dr. Hajrudin Bešić. O produto resultante "EMILIETM" está agora disponível comercialmente e surgiram as primeiras publicações científicas. A equipa conseguiu agora mostrar o bom funcionamento do novo método em dois artigos científicos: No "Science Advances", a técnica foi aplicada a aerossóis no ar e no "ACS Nano" a nanopartículas na água - por exemplo, foi possível medir os mais pequenos resíduos de um saco de chá de nylon no chá. "Demos agora o passo decisivo: conseguimos mostrar que o nosso método produz excelentes resultados na prática e resultados significativamente melhores do que outros métodos."
A luz invisível torna muitas coisas visíveis
"Em princípio, praticamente qualquer substância química pode agora ser detectada em vestígios mínimos", diz Silvan Schmid, chefe da equipa de investigação. "Por exemplo, é possível irradiar uma amostra com muitos comprimentos de onda diferentes na gama dos infravermelhos. Moléculas diferentes reagem a comprimentos de onda diferentes, o que permite reconhecer quais as moléculas presentes na amostra".
No entanto, isto coloca problemas: É necessária uma quantidade suficiente da substância que se procura para obter um sinal mensurável. Outros componentes desinteressantes da amostra podem sobrepor-se ao sinal que se procura e torná-lo invisível, da mesma forma que o ruído de um martelo pneumático torna inaudível o canto de um pássaro.
O truque da nanomembrana
"Nos últimos anos, porém, desenvolvemos um método de deteção que torna mensuráveis de forma fiável quantidades ínfimas de substâncias", diz Silvan Schmid. As partículas que se acumulam numa membrana minúscula são analisadas. A membrana, juntamente com as partículas, é iluminada por um feixe de infravermelhos. Certos comprimentos de onda são particularmente bem absorvidos pelas partículas, provocando o aquecimento das partículas e, consequentemente, da membrana. Isto faz com que o comportamento de vibração se altere ligeiramente - semelhante a um tambor, que soa ligeiramente diferente consoante a temperatura. Estas diferenças podem ser medidas e utilizadas para identificar quimicamente pequenas quantidades de partículas.
O ar da Gronelândia e um nanolitro de chá
Para detetar minúsculas partículas de pó fino no ar, por exemplo, costumava-se utilizar filtros especiais que, muitas vezes, tinham de ser atravessados por ar durante dias ou semanas até que se acumulasse uma quantidade detetável de partículas. Com o truque da membrana, é suficiente um número muito mais pequeno de partículas - obtém-se um resultado ao fim de apenas 15 a 45 minutos. Esta redução de 100 vezes no tempo de amostragem permite estudos de campo económicos sobre a composição química dos aerossóis atmosféricos - desde os centros urbanos até às regiões polares.
Julia Schmale, do Laboratório de Investigação em Ambientes Extremos (EERL) da EPFL, na Suíça, pôde utilizar o novo método para estudar os aerossóis das regiões árcticas e antárcticas, a fim de compreender a sua influência no clima. Os novos sensores são tão sensíveis e, ao mesmo tempo, tão transportáveis que podem ser lançados em balões amarrados em regiões polares para analisar a distribuição vertical das partículas de ar e a sua composição química.
"Graças à elevada sensibilidade do nosso método, a equipa de Julia Schmale pode analisar a composição química das partículas com uma resolução temporal elevada. De certa forma, é agora possível utilizar balões com fio para observar como a composição química das partículas de aerossóis muda em períodos de tempo muito curtos e como se distribuem verticalmente na superfície da Terra e em altitude - algo que era praticamente impossível com os métodos anteriores", explica Josiane P. Lafleur, Diretora-Geral da Invisible-Light Labs.
A tecnologia também funciona na perfeição com líquidos: o grupo de Silvan Schmid, da TU Wien, analisou 100 nanolitros de água de chá - cerca de um milésimo de uma gota. E não só conseguiram encontrar partículas de chá nesta quantidade minúscula, como também foram capazes de detetar resíduos de nylon do saquinho de chá.
"Mostrámos que o nosso método permite dar um importante salto em frente na análise ambiental", afirma Silvan Schmid. "Em colaboração com a Invisible-Light Labs, queremos agora continuar a trabalhar na comercialização desta tecnologia e, esperamos, dar um contributo para uma proteção ambiental mais eficaz."
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Alemão pode ser encontrado aqui.
Publicação original
Mihnea Surdu, Radiance Calmer, Jelena Timarac-Popović, Tatjana Penn, Niklas Luhmann, Johannes Hiesberger, Veljko Vukićević, Erine Alvino Démolis, Lionel Favre, Berkay Dönmez, Hajrudin Bešić, Kostas Kanellopulos, Silvan Schmid, Josiane P. Lafleur, Satoshi Takahama, Julia Schmale; "Quantifying submicrometer atmospheric aerosol chemical composition using nanoelectromechanical Fourier transform infrared spectroscopy"; Science Advances, Volume 12
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