Uma equipe de pesquisadores de universidades da Escócia, Portugal e Alemanha desenvolveu um sensor capaz de detectar a presença de pesticidas em concentrações muito baixas em amostras de água.
O trabalho deles, descrito em um novo artigo publicado hoje no periódico Polymer Materials and Engineering, pode tornar o monitoramento da água mais rápido, fácil e barato.
Os pesticidas são amplamente utilizados na agricultura em todo o mundo para evitar perdas nas colheitas. No entanto, é preciso ter cautela, pois mesmo pequenos vazamentos no solo, nas águas subterrâneas ou na água do mar podem causar danos à saúde humana, animal e ambiental.
O monitoramento ambiental regular é essencial para minimizar a contaminação da água, permitindo ações rápidas quando pesticidas são detectados em amostras de água. Atualmente, os testes de pesticidas são geralmente realizados em laboratório, utilizando métodos como cromatografia e espectrometria de massa.
Embora esses testes forneçam resultados confiáveis e precisos, podem ser demorados e caros. Uma alternativa promissora é uma ferramenta de análise química chamada espalhamento Raman intensificado por superfície (SERS).
Quando a luz incide sobre uma molécula, ela se dispersa em diferentes frequências, dependendo da estrutura molecular da molécula. A SERS permite que os cientistas detectem e identifiquem a quantidade de moléculas residuais em uma amostra adsorvida em uma superfície metálica, analisando a "impressão digital" única da luz dispersa pelas moléculas.
Esse efeito pode ser potencializado modificando-se a superfície metálica para que ela possa adsorver moléculas, melhorando assim a capacidade do sensor de detectar baixas concentrações de moléculas na amostra.
A equipe de pesquisa se propôs a desenvolver um novo método de teste mais portátil que pudesse adsorver moléculas em amostras de água usando materiais impressos em 3D disponíveis e fornecer resultados iniciais precisos em campo.
Para isso, eles estudaram diversos tipos de estruturas celulares feitas de uma mistura de polipropileno e nanotubos de carbono de paredes múltiplas. As estruturas foram criadas usando filamentos fundidos, um tipo comum de impressão 3D.
Utilizando técnicas tradicionais de química úmida, nanopartículas de prata e ouro são depositadas na superfície da estrutura celular para possibilitar um processo de espalhamento Raman intensificado pela superfície.
Eles testaram a capacidade de diversas estruturas de materiais celulares impressas em 3D de absorver e adsorver moléculas do corante orgânico azul de metileno e, em seguida, as analisaram usando um espectrômetro Raman portátil.
Os materiais que apresentaram melhor desempenho nos testes iniciais – estruturas em forma de treliça (estruturas celulares periódicas) ligadas a nanopartículas de prata – foram então adicionados à tira de teste. Pequenas quantidades de inseticidas reais (Siram e paraquat) foram adicionadas a amostras de água do mar e água doce e colocadas em tiras de teste para análise SERS.
A água é captada na foz do rio em Aveiro, Portugal, e em torneiras da mesma zona, que são regularmente testadas para monitorizar eficazmente a poluição da água.
Os pesquisadores descobriram que as tiras conseguiam detectar duas moléculas de pesticida em concentrações tão baixas quanto 1 micromol, o que equivale a uma molécula de pesticida por milhão de moléculas de água.
O professor Shanmugam Kumar, da Escola de Engenharia James Watt da Universidade de Glasgow, é um dos autores do artigo. Este trabalho baseia-se em sua pesquisa sobre o uso da tecnologia de impressão 3D para criar estruturas reticulares nanoestruturadas com propriedades únicas.
“Os resultados deste estudo preliminar são muito encorajadores e mostram que esses materiais de baixo custo podem ser usados para produzir sensores SERS para detectar pesticidas, mesmo em concentrações muito baixas.”
A Dra. Sara Fateixa, do Instituto de Materiais CICECO Aveiro da Universidade de Aveiro e coautora do artigo, desenvolveu nanopartículas de plasma que suportam a tecnologia SERS. Embora este artigo examine a capacidade do sistema de detectar tipos específicos de contaminantes da água, a tecnologia poderia ser facilmente aplicada para monitorar a presença desses contaminantes.
Data da publicação: 24/01/2024