Sensores de bajo coste mejoran la detección de radicales libres atmosféricos
En todo el mundo se emiten constantemente a la atmósfera enormes cantidades de contaminantes, como dióxido de nitrógeno, metano, amoníaco y compuestos orgánicos volátiles, que afectan tanto al cambio climático como a la salud humana. Los radicales desempeñan un papel crucial en la limpieza de la atmósfera de estos contaminantes, pero los procesos químicos son complejos y poco conocidos. El equipo del proyecto RADICAL(se abrirá en una nueva ventana), financiado con fondos europeos, ha desarrollado un sensor pequeño y barato para medir radicales, lo que podría transformar el campo de la investigación atmosférica y ofrecer una serie de opciones para mejorar la vigilancia de la calidad del aire.
Descomposición de la química atmosférica
La atmósfera tiene una notable capacidad para limpiarse a sí misma. El agente clave es el radical hidroxilo (OH), que domina la química del aire y es conocido como el «detergente de la atmósfera». Los OH reaccionan con los contaminantes y los descomponen en subproductos menos nocivos. Aunque este proceso genera un aire más limpio, no todos los productos químicos son benignos. También pueden producirse contaminantes secundarios como el ozono y el ácido sulfúrico, componente fundamental de la lluvia ácida. Los OH atmosféricos están escasamente presentes —menos de una parte por billón— y son extremadamente reactivos, a menudo no duran más de un segundo antes de unirse a otras moléculas. Estas características hacen que los radicales sean muy difíciles de estudiar. En la actualidad, solo hay unos pocos laboratorios en el mundo con instalaciones de investigación adecuadas, uno de ellos la Cámara de Simulación Atmosférica Irlandesa(se abrirá en una nueva ventana), donde se llevaron a cabo los estudios del proyecto.
Los nanocables de silicio transmiten señales eléctricas
La solución RADICAL es un sensor electrónico sintonizado con diferentes capas orgánicas. Las reacciones químicas provocan una respuesta eléctrica en el nanocable de silicio, lo que permite al sensor determinar la presencia de OH y otros contaminantes. Hasta ahora, el dispositivo ha sido validado para el dióxido de nitrógeno, el amoníaco y el ozono. «El sensor RADICAL funciona según el principio de una “nariz electrónica”, muy parecida a como la nariz humana detecta los olores. Los gases interactúan con el sistema eléctrico del sensor, creando señales que pueden descodificarse, de forma similar a como nuestro encéfalo identifica los olores», explica Justin Holmes, coordinador del proyecto.
Ventajas de una detección de radicales mejor
La escasez de infraestructuras para estudiar la compleja química atmosférica limita el conocimiento sobre el papel de los radicales en la transformación de la calidad del aire. La tecnología RADICAL, rentable, portátil y adaptable, promete revolucionar la vigilancia de la calidad del aire y la investigación atmosférica. «Nuestro sensor RADICAL tiene la capacidad para marcar un antes y un después, ya que permitirá efectuar una variedad mucho mayor de estudios en el laboratorio y sobre el terreno para mejorar nuestros conocimientos en este ámbito tan importante de la ciencia atmosférica», comenta John Wenger, director del grupo de trabajo de RADICAL. Gracias a su diseño compacto, el sensor puede utilizarse en entornos específicos y delicados, como hospitales, instalaciones industriales o zonas remotas. Su reducido tamaño también permite emplearlo como dispositivo portátil, lo que incrementa la seguridad de quienes trabajan en condiciones de riesgo. El sensor RADICAL transformará nuestra comprensión de la atmósfera, desde los acontecimientos químicos que tienen lugar diez kilómetros por encima de nuestras cabezas hasta la calidad del aire que inhalamos cada vez que respiramos. El equipo del proyecto, formado por socios de Bulgaria, Alemania, Grecia, Irlanda y el Reino Unido, está centrado en mejorar la durabilidad del sensor, completar nuevas pruebas de campo y formar asociaciones empresariales para lanzar al mercado esta apasionante tecnología.