Sensor Avançado de NO₂ Baseado em Carbono Melhora Monitoramento da Qualidade do Ar Interno

Cientistas desenvolveram um sensor de dióxido de nitrogênio (NO₂) altamente sensível e preciso com aplicações potencialmente salvadoras em ambientes domésticos, públicos e industriais. A exposição prolongada ao NO₂ — um importante poluente atmosférico originado de motores de combustão e processos industriais — pode causar problemas respiratórios, que podem ser particularmente graves e até fatais para bebês e asmáticos. O sensor de gás poderia fornecer leituras precisas dos níveis de NO₂ no ambiente local em um dispositivo Internet das Coisas acessível e portátil, que poderia sincronizar com smartphones e aplicativos.

O monitoramento da qualidade do ar para prevenir a exposição ao NO₂ em níveis de partes por bilhão (ppb) é atualmente possível apenas com equipamentos volumosos e caros, sendo portanto escassamente implementado. O objetivo deste trabalho era criar um dispositivo sensível e preciso o suficiente para detectar abaixo de 20 ppb de NO₂ no ar, mas que também operasse em situações reais e fosse conveniente e acessível o suficiente para ter potencial de uso generalizado.

A descoberta veio quando a equipe desenvolveu uma camada de sensoriamento de NO₂ baseada em um aerogel de carbono depositado a laser (LDCA), que descobriram ter seletividade excepcional para NO₂ sobre outros poluentes atmosféricos comuns, tornando-o único entre nanomateriais de carbono. Usando um processo a laser escalável e barato de uma etapa, o filme fino, poroso e bem aderido de LDCA é depositado sobre eletrodos, que podem então ser alojados em uma variedade de estruturas de dispositivos para monitoramento contínuo do ar. O sensor é tão sensível que pode detectar perto de 10 ppb de NO₂ em menos de 15 minutos e, crucialmente, pode operar em temperatura ambiente — funcionando bem mesmo em condições úmidas, um ambiente problemático para muitos outros sensores.

Como condensação em uma vidraça, nanomateriais como o carbono usado neste desenvolvimento quase sempre têm água na superfície. Normalmente, isso é negativo, pois interfere com a tecnologia, mas neste caso a equipe conseguiu usar a camada de água a seu favor para dissolver seletivamente NO₂ em vez de outros voláteis normalmente encontrados em condições ambientes.

Aplicações potenciais para o sensor poderiam incluir um dispositivo de segurança para monitorar a qualidade do ar no quarto de um bebê, ajudar a informar as melhores rotas e horários para caminhar ou andar de bicicleta evitando altos níveis de poluição, e até por corretores imobiliários para fornecer a compradores potenciais informações sobre os níveis de NO₂ em uma casa e área.

Os dados também poderiam alimentar um banco de dados nacional ou mundial de monitoramento de poluição para promover ações positivas na qualidade do ar.