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Cientistas empregam técnica usada pela Nasa para detectar mercúrio em chorume

A mesma tecnologia empregada pelo robô Rover Curiosity para analisar o solo de Marte foi utilizada com sucesso no interior de São Paulo para detectar a presença de mercúrio em chorume de aterro sanitário

embrapa

A espectroscopia de emissão ótica com plasma induzido por laser (LIBS, na sigla em inglês), foi usada pela agência espacial norte-americana, a Nasa, para detectar água e elementos químicos no solo marciano.

Agora, os pesquisadores da Embrapa Instrumentação (SP) empregaram a LIBS para detectar mercúrio em amostra superconcentrada de chorume de um aterro sanitário de Cachoeira Paulista, interior do estado. Chorume é um líquido escuro poluente gerado pela decomposição de resíduos orgânicos e o mercúrio é um dos elementos químicos mais tóxicos para a saúde humana e prejudicial ao meio ambiente. O trabalho foi detalhado no artigo Análise semiquantitativa de mercúrio em lixiviados de aterro usando a espectroscopia de emissão óptica com plasma por pulso duplo de laser”, publicado com destaque no periódico Applied Optics, da Sociedade Óptica (The Optical Society – OSA).

Desenvolvida pela Embrapa, a técnica vem sendo utilizada pela pesquisadora Débora Milori em outras aplicações, mas é a primeira vez que é empregada para detectar e avaliar os níveis de mercúrio em chorume de aterro sanitário. Os resultados obtidos abrem um leque de possibilidades para continuar a investigação, incluindo a detecção de outros elementos poluentes. Os cientistas buscam, agora, melhorar o limite de detecção de mercúrio, atualmente em 76 partes por milhão (ppm).

A aplicação de LIBS na avaliação dos níveis de mercúrio em percolados líquidos de aterro sanitário, conhecido como chorume, é uma técnica ambientalmente limpa, porque não requer preparo de amostras utilizando reagentes químicos. É também considerada rápida, uma vez que realiza medidas em tempo real e muito mais barata comparada a outras técnicas. Métodos convencionais exigem preparação de amostras e geram resíduos químicos.

O estudo é resultado de um trabalho de pós-doutorado do físico Gustavo Nicolodelli, supervisionado por Débora Milori, em parceria com os professores Carlos Renato Menegatti e Hélcio José Izário Filho da Escola de Engenharia de Lorena da Universidade de São Paulo (EEL-USP), Bruno Spolon Marangoni, do Instituto de Física da Universidade Federal do Mato Grosso do Sul (UFMS).

Nicolodelli disse que nesse trabalho foi utilizado um sistema LIBS com dois lasers (DP-LIBS) para obtenção de um plasma mais intenso. O projeto de desenvolvimento do DP-LIBS foi financiado pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp – projeto nº 12/24349-0). “A vantagem do sistema DP-LIBS é melhorar o limite de detecção da técnica, tornando-a mais precisa e sensível quando comparada a sistemas LIBS convencionais”, esclarece.

Para detectar a presença do mercúrio, a pesquisadora Débora Milori explica que o chorume foi liofilizado para produzir um material sólido, em seguida foram fabricadas pastilhas com o material. “Ao incidir o laser na pastilha de chorume, o material absorve a energia e passa por um processo de aquecimento e ruptura de moléculas gerando um plasma na superfície. A temperatura inicial do plasma gira em torno de 50.000 K (próximo à temperatura na superfície do Sol). A luz emitida por este plasma pode ser capturada e analisada por um espectrômetro, e essa informação espectral pode viabilizar uma análise de vários elementos químicos presentes na amostra, e particularmente, pode-se medir a quantidade de metais pesados como o mercúrio em minutos”, diz.

É possível fazer essa análise utilizando-se técnicas convencionais, como a espectroscopia de absorção atômica, fluorescência de raios X, espectroscopia de emissão de plasma acoplado indutivamente e espectrometria de massa de plasma acoplado indutivamente. Mas a cientista esclarece que esses métodos, embora bastante precisos, em geral têm um custo alto de análise por amostra ou exigem processos longos de digestão. Outros ainda possuem fontes de energia que necessitam cuidados especiais para a proteção do operador. “Isso impede a realização de teste em tempo real, sendo que algumas dessas técnicas ainda geram resíduos químicos”, informa.

Aplicação

A espectroscopia de emissão óptica com plasma induzido por laser, do termo em inglês Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS), é uma técnica analítica bem conhecida para análise de sólidos, líquidos, gases e aerossóis. Contudo, Nicolodelli explica que a técnica apresenta uma menor sensibilidade quando comparada com outros métodos espectrométricos. Uma das aproximações para suprir essa limitação é o uso da configuração pulso duplo, no inglês double pulse (DP). “Dessa forma, a sensibilidade do LIBS pode ser aprimorada devido ao melhor acoplamento da energia do laser no alvo e no material ablacionado, levando a uma produção mais eficiente de átomos do analito no estado excitado”, afirma.

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