Materiais sensores de gás são estudados e desenvolvidos no CCMC

Estudos sobre sensores de gás motivados por uma colaboração científica

Nos dias atuais, nos defrontamos com uma realidade a qual necessita de atenção, como por exemplo, processos industriais e a grande quantidade de veículos automotores que geram diferentes tipos de gases tóxicos. O resultado destes processos é preocupante uma vez que estes gases, quando inalados de acordo com sua concentração na atmosfera, podem causar danos ambientais e à saúde humana e animal.

Diante desta realidade, no ano de 2008, teve início no Grupo de Pesquisa Crescimento de Cristais e Materiais Cerâmicos, estudos sobre sensores de gás motivados por uma colaboração científica realizada com pesquisadores da Universidade Paul Cézane de Marseille, França. Nestes sete anos, o CCMC, em parceria com a instituição de pesquisa francesa, realizou pesquisas de destaque internacional na área de materiais sensores, entre as quais destacamos um artigo científico sobre a descoberta de um novo sensor do gás ozônio* e também uma tese de doutoramento no ano de 2013, premiada pela Capes** em 2014 como a melhor tese desenvolvida na área de Ciência dos Materiais. O prêmio foi recebido pelos pesquisadores do CCMC Dr. Luís Fernando da Silva e pelo Prof. Valmor Roberto Mastelaro, que orientou o trabalho. A tese de Silva premiada é intitulada “Síntese e caracterização do composto SrTiO3 e SrTi1-xFexO3 através do método hidrotermal assistido por micro-ondas.”

Atualmente, além da colaboração com a Universidade francesa, chefiada pelo Prof. Khalifa Aguir, colaborações em pesquisas do CCMC envolvendo o estudo de materiais sensores de gás também estão sendo realizadas com o Prof. Marcelo Orlandi, do Instituto de Química da UNESP. O professor Mastelaro do CCMC orienta dois doutorados no tema, desenvolvidos pelos pesquisadores Ariadne Catto e Carlos Augusto Escanhoela Júnior, os quais esclareceram a importância do estudo e desenvolvimento de materiais sensores.

O Dr. Escanhoela Jr. elucidou também como funciona a Física dos sensores de gás, dando destaque para a importância do desenvolvimento de materiais que tenham efeitos sensores: “quando o material sensor entra em contato com o gás, algumas de suas propriedades físicas são alteradas, como por exemplo, a sua resistência (ou condutividade) e essas alterações podem ser transformadas em sinal elétrico para algum sistema de leitura, acionando alarmes e sistemas de controle, por exemplo, para o alerta de vasamento de gases tóxicos inodoros, como é o caso do ozônio, em baixas concentrações.”

Sobre a importância de sensores e como os estudos realizados no CCMC podem ampliar as possibilidades nesta área, o Prof. Mastelaro esclarece que sua aplicação é pertinente em muitas situações cotidianas, que nem sempre, nos damos conta: “A quantidade destes gases na atmosfera varia muito e dependendo do processo industrial, pode variar de alguns ppb (parte por bilhão) a centenas de ppm (parte por milhão) do gás tóxico na atmosfera. Para detectar estes gases em quantidades tão pequenas, é necessario a utilização de dispositivos que sejam muito sensiveis. A detecção rápida e eficiente destes gases tóxicos poderia evitar que pessoas pudessem sofrer algum efeito danoso para sua saúde podendo chegar mesmo à perda da vida dependendo da quantidade e do tempo de exposição a estes tipos de gases. Nas grandes cidades, existem diferentes tipos de sensores para detectar gases como NO2, CO2 e O3. Normalmente estes sensores ficam instalados em estações de controle da qualidade do ar, principalmente em grandes cidades onde o numero de veículos automotores é elevada ou cidades com pólos industriais que geram muita poluição”, finalizou.

A doutoranda Ariadne Catto, que também se dedica ao estudo de materiais sensores, realiza uma pesquisa que consiste em sintetizar filmes espessos de óxidos de zinco (ZnO) utilizando diferentes técnicas (Pechini, Hidrotermal e Sputtering), além de estudar o efeito da adição de cobalto sobre a performance dos dispositivos sensores.

Catto nos esclarece que embora exista uma quantidade significativa de trabalhos sobre o óxido de zinco aplicado como sensor de gás, alguns aspectos como o aumento da sensibilidade e da seletividade em relação a certos tipos de gases e sua utilização em uma temperatura próxima à temperatura ambiente, continuam sendo desafios a serem superados. A pesquisadora  ainda explicou sobre o seu trabalho: “Uma das principais propriedades dos sensores consiste na detecção de gases de forma seletiva, por isso é de suma importância o estudo do material para diferentes tipos de gases. Atualmente, em nosso grupo de pesquisa temos a possibilidade de estudar as propriedades sensoras do óxido de zinco quando expostos a diferentes gases como o ozônio, etanol, acetona e muito em breve o dióxido de nitrogênio e a amônia.”

A pesquisadora também ressalta que segundo a Organização Mundial da Saúde (OMS), níveis de Ozônio maiores que 0,12 ppm (partes por milhão) podem causar irritações nos olhos bem como sérios problemas nas vias respiratórias, como edema pulmonar. Dessa maneira, o estudo que desenvolve apresenta grande relevância do ponto de vista ambiental e humano. Catto finalizou esclarecendo ainda: “Sensores de gás estão presentes em nosso cotidiano e são amplamente utilizados em diversas áreas do conhecimento. Um bom exemplo a ser citado é que recentemente o oxido de zinco vem sendo estudado como sensor de acetona que pode ser empregado no diagnóstico e monitoramente de diabetes, devido a maior concentração de acetona encontrada no halito de pacientes com essa doença.”

As múltiplas possibilidades da Ciência colaborar com o desenvolvimento de materiais sensores de gás, como destacado pelos pesquisadores, abrem horizontes para benefícios serem revertidos e percebidos diretamente pelo público em geral, como as importantes aplicações citadas. Para conhecer mais sobre a produção científica do CCMC nesta área, acesse os links a seguir:

*http://www5.usp.br/46171/tungstato-de-prata-e-testado-como-sensor-de-gas-ozonio/

http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2014/NR/c3nr05837a#!divAbstract

http://www.materialsviews.com/the-week-in-research-february-5th-2014/

http://sbpmat.org.br/en/artigo-em-destaque-novo-sensor-de-ozonio-baseado-em-nanobastoes-de-tungstato-de-prata/

http://www.materialstoday.com/nanomaterials/news/a-new-ozone sensor/#.Uz7qH5ytHlg.facebook

http://www.agenciasinc.es/Noticias/Un-nuevo-sensor-mejora-la-eficiencia-en-la-deteccion-de-ozono)

** http://www.ifsc.usp.br/ccmc/index.php/pt/noticias/doutorado-desenvolvido-do-ccmc-recebe-premio-capes-de-melhor-tese-2013-na-area-de-ciencia-dos-materiais

Amanda Murgo
Sobre Amanda Murgo 134 Artigos
Educadora do Laboratório de Difusão Científica (LaDiC) do Grupo Crescimento de Cristais e Materiais Cerâmicos (CCMC/IFSC/USP) no âmbito das ações de Difusão Científica do CDMF. Assessora de Comunicação do CCMC/LaDiC/CDMF desde 2010. Bacharel em Filosofia pela Universidade Federal de São Carlos com estágio no Projeto "História da Ciência e Meio Ambiente - as demandas por energia através da História" (CCMC/IFSC/USP/CDMF) de abril de 2013 a julho de 2014. Atua ministrando cursos de Educação Ambiental em escolas de Rede Básica de Ensino e Educadores com a temática pelo CDMF até os dias atuais.