Um sensor baseado em laser desenvolvido na KAUST pode melhorar o monitoramento das emissões de benzeno e limitar a exposição a esse poluente. Em colaboração com a Saudi Aramco, Os pesquisadores da KAUST desenvolveram um dispositivo que detecta com precisão concentrações extremamente baixas de benzeno em tempo real.

O benzeno pode causar graves problemas de saúde, incluindo câncer e a anemia aplástica relacionada com o sangue. Este composto volátil prejudicial, que se origina de fontes naturais e atividades humanas, existe principalmente em ambientes industriais que variam de petróleo bruto e instalações de processamento petroquímico a estações de serviço, colocar em risco a saúde dos trabalhadores. Também está presente no escapamento de veículos, combustíveis de aquecimento baseados em biomassa e alguns produtos de consumo, o que pode levar a uma exposição perigosa.

Abordagens típicas projetadas para controlar as emissões de benzeno dependem de cromatografia de gás e espectrometria de massa, mas exigem cronogramas de manutenção rigorosos, protocolos de amostragem complexos e medições demoradas. Os sensores disponíveis comercialmente apresentam problemas de interferência de outros componentes do ar ambiente e limites de detecção que excedem 100 partes por bilhão, não cumprir os limites recomendados.

Agora, uma equipe liderada por Aamir Farooq - em um projeto financiado pelo Departamento de Proteção Ambiental da Saudi Aramco - desenvolveu um sensor compacto baseado em laser que exibe alta seletividade e sensibilidade ao benzeno com um limite de detecção de duas partes por bilhão, superando os dispositivos existentes. Robusto o suficiente para aplicações de campo, o sensor realiza medições em segundos sem calibração preliminar.

Para alcançar essa sensibilidade sem precedentes, os pesquisadores projetaram um sensor com paredes que compreendem dois espelhos côncavos paralelos que se encaram para formar uma cavidade ao redor da amostra. A cavidade captura o feixe de laser, que continua refletindo para frente e para trás entre os espelhos. "Desta maneira, ele viaja uma distância dramaticamente maior através da amostra do que a separação entre espelhos, "explica a estudante de doutorado Mhanna Mhanna, quem realizou os experimentos. "Isso nos permite detectar concentrações que são três ordens de magnitude mais baixas do que em um sensor convencional, " ele adiciona.

A equipe de Farooq otimizou a absorção de luz do benzeno selecionando o comprimento de onda do laser e eliminando matematicamente qualquer interferência do metano, etileno e vapor de água. Isso forneceu concentrações precisas de benzeno na presença de componentes interferentes.

O sensor detectou traços de benzeno em amostras reais coletadas em vários locais. Por exemplo, o sensor detectou concentrações mais altas de benzeno na garagem durante a semana do que nos fins de semana, consistente com as condições de tráfego. As estações de serviço apresentaram os níveis mais altos, mas esses valores estavam bem abaixo dos limites recomendados.

"O sensor pode ser conectado a um drone ou transportado à mão para verificar as áreas-alvo diariamente em busca de emissões de benzeno, "Mhanna diz. A equipe também está procurando maneiras de tornar o sensor mais portátil.