Sensor de qualidade da água

Uma equipa de investigadores de universidades da Escócia, Portugal e Alemanha desenvolveu um sensor que pode ajudar a detectar a presença de pesticidas em concentrações muito baixas em amostras de água.
O seu trabalho, descrito num novo artigo publicado hoje na revista Polymer Materials and Engineering, poderia tornar a monitorização da água mais rápida, fácil e barata.
Os pesticidas são amplamente utilizados na agricultura em todo o mundo para evitar perdas de colheitas.No entanto, deve-se 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.

A monitorização ambiental regular é essencial para minimizar a contaminação da água, para que possam ser tomadas medidas imediatas quando são detectados pesticidas em amostras de água.Atualmente, os testes de pesticidas são geralmente feitos em condições laboratoriais, utilizando métodos como cromatografia e espectrometria de massa.
Embora esses testes forneçam resultados confiáveis ​​e precisos, sua execução pode ser demorada e cara.Uma alternativa promissora é uma ferramenta de análise química chamada espalhamento Raman aprimorado pela superfície (SERS).
Quando a luz atinge uma molécula, ela se espalha em diferentes frequências, dependendo da estrutura molecular da molécula.O SERS permite que os cientistas detectem e identifiquem a quantidade de moléculas residuais em uma amostra de teste adsorvida em uma superfície metálica, analisando a “impressão digital” única de luz espalhada pelas moléculas.
Este efeito pode ser aumentado modificando a superfície do metal para que possa adsorver moléculas, melhorando assim a capacidade do sensor de detectar baixas concentrações de moléculas na amostra.
A equipe de pesquisa decidiu desenvolver um método de teste novo e 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 a partir de uma mistura de polipropileno e nanotubos de carbono de paredes múltiplas.Os edifícios foram criados com filamentos fundidos, um tipo comum de impressão 3D.
Usando técnicas tradicionais de química úmida, nanopartículas de prata e ouro são depositadas na superfície da estrutura celular para permitir um processo de espalhamento Raman aprimorado pela superfície.
Eles testaram a capacidade de várias estruturas diferentes de materiais celulares impressos em 3D de absorver e adsorver moléculas do corante orgânico azul de metileno e, em seguida, analisaram-nas usando um espectrômetro Raman portátil.
Os materiais que tiveram melhor desempenho nos testes iniciais – desenhos de treliça (estruturas celulares periódicas) ligados 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 de água doce e colocadas em tiras de teste para análise SERS.
A água é retirada da foz do rio em Aveiro, Portugal, e de torneiras da mesma zona, que são testadas regularmente para monitorizar eficazmente a poluição da água.
Os pesquisadores descobriram que as tiras foram capazes de detectar duas moléculas de pesticidas em concentrações tão baixas quanto 1 micromole, 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 redes estruturais de nanoengenharia com propriedades únicas.
“Os resultados deste estudo preliminar são muito encorajadores e mostram que estes materiais de baixo custo podem ser usados ​​para produzir sensores para o SERS detectar pesticidas, mesmo em concentrações muito baixas.”
A Dra. Sara Fateixa do Instituto de Materiais CICECO Aveiro da Universidade de Aveiro, co-autora 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 de contaminantes da água.