Sensori a basso costo migliorano il rilevamento dei radicali liberi atmosferici
In tutto il mondo, enormi quantità di inquinanti come il biossido di azoto, il metano, l’ammoniaca e i composti organici volatili vengono costantemente rilasciati nell’atmosfera, influenzando sia i cambiamenti climatici che la salute umana. I radicali svolgono un ruolo cruciale nella pulizia dell’atmosfera da questi inquinanti, ma i processi chimici sono complessi e non bene compresi. Il progetto RADICAL(si apre in una nuova finestra), finanziato dall’UE, ha sviluppato un sensore piccolo e poco costoso per misurare i radicali, trasformando potenzialmente il campo della ricerca atmosferica e offrendo una serie di opzioni per un migliore monitoraggio della qualità dell’aria.
Scomporre la chimica atmosferica
L’atmosfera ha una notevole capacità di purificarsi da sola. L’attore principale è il radicale idrossile (OH), che domina la chimica dell’aria ed è noto come il «detergente dell’atmosfera». I radicali idrossilici reagiscono con gli inquinanti, scomponendoli in sottoprodotti meno dannosi. Sebbene questo processo generi aria più pulita, non tutti i prodotti chimici sono benigni. Possono essere prodotti anche inquinanti secondari come l’ozono e l’acido solforico, un componente chiave delle piogge acide. I radicali idrossilici atmosferici sono scarsamente presenti - meno di una parte per trilione - ed estremamente reattivi, spesso durano non più di un secondo prima di legarsi ad altre molecole. Queste caratteristiche rendono i radicali molto difficili da studiare. Attualmente ci sono solo pochi laboratori al mondo con strutture di ricerca adeguate, uno di questi è la Irish Atmospheric Simulation Chamber facility(si apre in una nuova finestra) dove sono stati condotti gli studi del progetto.
I nanofili di silicio trasmettono segnali elettrici
La soluzione RADICAL è un sensore elettronico sintonizzato con diversi strati organici. Le reazioni chimiche provocano una risposta elettrica sul nanofilo di silicio, che consente al sensore di determinare la presenza di radicali OH e di altri inquinanti. Finora il dispositivo è stato convalidato per il biossido di azoto, l’ammoniaca e l’ozono. «Il sensore RADICAL funziona secondo il principio di un "naso elettronico", proprio come il naso umano rileva gli odori. I gas interagiscono con il sistema elettrico del sensore, creando segnali che possono essere decodificati, in modo simile a come il nostro cervello identifica gli odori», spiega Justin Holmes, coordinatore del progetto.
Vantaggi di un migliore rilevamento dei radicali
Con poche strutture per studiare la complessa chimica dell’atmosfera, il ruolo dei radicali nella trasformazione della qualità dell’aria non è ben compreso. La promessa della soluzione RADICAL - a basso costo, mobile e regolabile - trasformerà sia la ricerca atmosferica che il monitoraggio della qualità dell’aria. «Il nostro sensore RADICAL ha il potenziale per cambiare le carte in tavola, facilitando una gamma molto più ampia di studi in laboratorio e sul campo per far progredire le nostre conoscenze in quest’area di importanza critica della scienza atmosferica», afferma John Wenger, leader di RADICAL WP. Il sensore può essere utilizzato in una serie di ambienti specifici e sensibili, come ospedali, siti industriali e luoghi remoti. Grazie alle sue dimensioni ridotte, può essere utilizzato come dispositivo indossabile, migliorando la sicurezza delle persone che lavorano in condizioni pericolose. Il sensore RADICAL trasformerà la nostra comprensione dell’atmosfera, dagli eventi chimici che si svolgono 10 chilometri sopra le nostre teste alla qualità dell’aria che inaliamo a ogni respiro. Il team del progetto, composto da partner provenienti da Bulgaria, Germania, Grecia, Irlanda e Regno Unito, si sta concentrando sul miglioramento della durata del sensore, sul completamento di ulteriori test sul campo e sulla creazione di partnership commerciali per portare questa entusiasmante tecnologia sul mercato.