A fuligem é um dos piores contribuintes do mundo para as mudanças climáticas. Seu impacto é semelhante às emissões globais de metano e perde apenas para o dióxido de carbono em seu potencial destrutivo. Isso ocorre porque as partículas de fuligem absorvem a radiação solar, que aquece a atmosfera circundante, resultando em temperaturas globais mais quentes. A fuligem também causa vários outros problemas ambientais e de saúde, incluindo nos tornando mais suscetíveis a vírus respiratórios.
A fuligem só persiste na atmosfera por algumas semanas, sugerindo que, se essas emissões pudessem ser interrompidas, o ar poderia limpar rapidamente. Isso foi demonstrado recentemente durante os recentes bloqueios, com algumas grandes cidades relatando céu limpo depois que as emissões industriais pararam.

Mas a fuligem também faz parte do nosso futuro. A fuligem pode ser convertida no produto de negro de fumo útil através de tratamento térmico para remover quaisquer componentes nocivos. Os negros de fumo são ingredientes críticos em baterias, pneus e tintas. Se esses carbonos forem pequenos o suficiente, eles podem até fluorescer e têm sido usados ​​para marcar moléculas biológicas, em catalisadores e até em células solares.

Dada a importância da fuligem e há quanto tempo a humanidade a produz, você pensaria que sua formação foi completamente compreendida. No entanto, este não é o caso. Em particular, a transição crítica quando as moléculas se agrupam para formar as primeiras nanopartículas de fuligem é desconhecida.

Se as origens da fuligem fossem totalmente compreendidas, poderíamos eliminar sua formação e, portanto, reduzir drasticamente seu impacto ambiental, além de produzir melhores materiais de carbono. Com isso em mente, pesquisadores da Universidade de Cambridge e Cambridge CARES publicaram recentemente uma revisão abrangente sobre o nascimento da fuligem – onde as moléculas se tornam partículas.

Na revisão, intitulada:"Incepção de fuligem:formação de nanopartículas carbonáceas em chamas", publicada na revista Progress in Energy and Combustion Science, os autores Dr. Jacob Martin, Dr. Maurin Salamanca e o diretor do CARES, professor Markus Kraft, começam observando que;

“Foi apenas na última década, no entanto, que técnicas experimentais e computacionais na ciência da combustão foram capazes de espiar por trás da porta para revelar insights sobre os primeiros mecanismos de formação de partículas carbonáceas na chama”.

A figura abaixo mostra alguns desses novos insights experimentais ao longo do caminho do combustível à fuligem. Neste diagrama é a formação de nanopartículas (início da fuligem) que é o nascimento da partícula de fuligem.

Duas vias principais têm sido sugeridas para a formação da fuligem – condensação física na qual as moléculas formam gotículas ou polimerização química na qual as moléculas reagem para formar partículas. Mas qualquer caminho por si só não é o ideal, pois "a condensação física e elétrica das moléculas precursoras é rápida, mas muito fraca para manter a fuligem unida, enquanto a maioria das ligações químicas é forte, mas os mecanismos propostos até o momento são muito lentos para explicar o rápido crescimento de fuligem. fuligem como observado em experimentos."

Em vez disso, os autores sugerem um "caminho do meio" envolvendo mecanismos com aspectos físicos e químicos. Opções promissoras são destacadas envolvendo radicais π e dirradicais, no entanto, ainda faltam evidências conclusivas para um mecanismo específico, bem como modelos preditivos.

Em última análise, os autores concluem que "a emissão de nanopartículas carbonáceas precisa ser uma prioridade de pesquisa e industrial para o futuro de dispositivos de combustão e novas aplicações de materiais".

"Incepção de fuligem:formação de nanopartículas carbonáceas em chamas" é publicado em Progress in Energy and Combustion Science por pesquisadores do Cambridge Centre for Advanced Research and Education in Singapore Ltd e da University of Cambridge. + Explorar mais

Dança molecular que pode eliminar a poluição por fuligem