Um avanço técnico foi alcançado na determinação da fonte de amostras de carbono muito pequenas no Laboratório do Acelerador e no Laboratório de Cronologia da Universidade de Helsinque. O trabalho de desenvolvimento é essencial na pesquisa climática, pois facilita o desemaranhamento da origem das partículas de carbono negro.

A proporção de biomassa moderna vs. material fóssil presente em qualquer amostra contendo carbono pode ser determinada por datação por radiocarbono com um acelerador de partículas. A quantidade de isótopo radioativo de carbono ( ¹⁴ C, radiocarbono) é reduzido pela metade a cada 6, 000 anos, tornando o material fóssil inteiramente livre dele.

Nos últimos anos, o método baseado na meia-vida do radiocarbono tem sido usado principalmente na Finlândia para determinar a proporção de biomassa nos combustíveis - em apoio à bioeconomia. Tipicamente, os aceleradores de partículas requerem um miligrama de carbono sólido para quantificar as quantidades muito pequenas de radiocarbono contidas nas amostras.

"A proporção de radiocarbono no carbono é de um milionésimo de milionésimo. Não estamos procurando uma agulha no palheiro, mas para a ponta da agulha em toda a fazenda, "ilustra Markku Oinonen, diretor do Laboratório de Cronologia.

Metade de um cristal de sal o suficiente para uma amostra

Um projeto que investiga a origem do carbono negro, que são partículas de fuligem aquecendo o clima, conseguiu determinar as concentrações de radiocarbono em amostras que são cem vezes menores, apenas 10–20 microgramas de peso. Os resultados da datação por radiocarbono das pequenas amostras correspondem bem aos resultados obtidos a partir de amostras de carbono sólido. Este avanço tecnológico é extremamente valioso devido a uma tendência geral de pesquisa para tamanhos de amostra cada vez menores.

"O método é baseado em uma fonte de íon híbrido que usa amostras gasosas e um sistema de alimentação de dióxido de carbono, "explica Kenichiro Mizohata, pesquisador do Laboratório de Aceleração.

Partículas de fuligem coletadas do meio ambiente são purificadas quimicamente e queimadas para formar dióxido de carbono. O dióxido de carbono recuperado é então alimentado à fonte de íons para datação por radiocarbono. Anteriormente, um pedaço de carbono sólido era necessário para a datação por radiocarbono, mas agora a quantificação do radiocarbono pode ser realizada diretamente no dióxido de carbono, reduzindo significativamente a quantidade necessária de carbono.

"As amostras de fuligem analisadas no estudo têm o tamanho de meio cristal de sal ou um décimo de semente de papoula, em outras palavras, tão pequeno que o método de determinação tradicional pode não ter funcionado neles sem o trabalho de desenvolvimento na fonte de íons de gás, "razões Antto Pesonen, coordenador da qualidade do Laboratório de Cronologia.

Carbono negro derrete gelo glacial

O carbono negro absorve com eficácia a luz do sol e, portanto, acelera o derretimento das geleiras. A fuligem é um tema importante nas discussões políticas internacionais, e a Universidade de Helsinque é pioneira no estudo dessa questão global.

"Ao contrário do entendimento anterior, descobrimos que a deposição de carbono negro aumentou nas regiões árticas da Europa e no oeste da Rússia nas últimas décadas. O carbono negro parece contribuir para o aumento do derretimento observado das geleiras de Svalbard, "explica Meri Ruppel, pesquisador da Universidade de Helsinque.

O projeto de pesquisa em andamento investiga as fontes de carbono negro do Ártico, incluindo a indústria, famílias, tráfego e incêndios florestais. É dada especial atenção à queima de emissões da indústria russa de petróleo e gás.

A datação por radiocarbono do carbono negro foi realizada como colaboração multidisciplinar entre o Laboratório de Cronologia e o Laboratório do Acelerador.