Os pesquisadores da ETH Zurich conduziram um experimento para investigar os passos iniciais na formação de aerossóis. Suas descobertas agora estão ajudando nos esforços para melhor compreender e modelar esse processo, por exemplo, a formação de nuvens na atmosfera.

Aerossóis são suspensões de partículas sólidas finas ou gotículas de líquido em um gás. Nuvens, por exemplo, são aerossóis porque consistem em gotículas de água dispersas no ar. Essas gotículas são produzidas em um processo de duas etapas:primeiro, um núcleo de condensação se forma, e então as moléculas voláteis se condensam neste núcleo, produzindo uma gota. Os núcleos freqüentemente consistem em moléculas diferentes daquelas que se condensam neles. No caso de nuvens, os núcleos geralmente contêm ácidos sulfúricos e substâncias orgânicas. O vapor de água da atmosfera subsequentemente condensa nesses núcleos.

Cientistas liderados por Ruth Signorell, Professor do Departamento de Química e Biociências Aplicadas, agora ganharam novos insights sobre a primeira etapa da formação de aerossol, nucleação. "As observações mostraram que os componentes voláteis também podem influenciar o processo de nucleação, "Signorell diz, "mas o que não estava claro era como isso estava acontecendo no nível molecular." Anteriormente, era impossível observar os componentes voláteis durante a nucleação em um ambiente experimental. Mesmo em um famoso experimento do CERN sobre a formação de nuvens, certos componentes voláteis não puderam ser detectados diretamente.

Componentes voláteis detectados pela primeira vez

Os pesquisadores da ETH desenvolveram um experimento voltado para os primeiros microssegundos do processo de nucleação. No experimento, as partículas formadas permanecem intactas durante este tempo e podem ser detectadas usando espectrometria de massa. Os cientistas analisaram a nucleação em várias misturas de gases contendo CO ₂ e pela primeira vez, eles foram capazes de detectar os componentes voláteis também - neste caso, o CO ₂ . Os pesquisadores puderam mostrar que os componentes voláteis foram essenciais para a formação dos núcleos e também aceleraram esse processo.

Uma análise dos dados experimentais revelou que esta aceleração é o resultado dos componentes voláteis catalisando a nucleação de outros, componentes menos voláteis. Eles fazem isso formando de curta duração, agregados moleculares heterogêneos, conhecidos como complexos de acompanhantes. "Como a temperatura determina a volatilidade dos componentes do gás, também desempenha um papel decisivo nesses processos, "Signorell explica.

Uma razão pela qual os novos resultados da pesquisa são interessantes é que eles melhoram a compreensão da nucleação, seus mecanismos moleculares e velocidade, a fim de contabilizá-lo adequadamente em modelos para, dizer, formação de nuvens na atmosfera. Além disso, os resultados devem ajudar a melhorar a eficiência dos processos técnicos para a produção de aerossóis - como o uso de resfriamento rápido para capturar CO ₂ do gás natural.