Investigadors de la Universitat Rovira i Virgili (URV) han desenvolupat uns detectors de diòxid de nitrogen fiables, barats, petits, de baix consum energètic i que transmeten la informació amb tecnologies sense fil. Els sensors es podrien situar en diferents punts d’una ciutat i controlar aquest contaminant que, en concentracions altes, és perillós per a la salut de les persones.
El diòxid de nitrogen és un dels contaminants més perjudicials, per això és important reduir-ne les emissions, però també és important controlar els llocs amb més concentració d’aquest gas, que es genera, per exemple, amb les calefaccions i els vehicles.
Aquest sensor està format per nanotubs de carboni, que són una mena de cilindres d’uns pocs nanòmetres de diàmetre. Així, els àtoms de carboni estan en contacte amb l’ambient i ofereixen una gran superfície per interactuar amb els gasos que es volen detectar. El sensor conta d’una capa de nanotubs disposada sobre una mena de targeta, similar a una targeta de crèdit, connectat a uns elèctrodes que permeten mesurar-ne la resistència. En presència de gasos hi ha una variació d’aquesta resistència. Això fa possible conèixer el nivell de diòxid de nitrogen a l’ambient en el moment de la lectura.
Per recollir la informació sobre el nivell de contaminació s’utilitza una tecnologia de sensor sense fil, anomenada RFID (de l’anglès Radio Frequency Identification, identificació per radiofreqüència). Així, n’hi ha prou d’acostar-se uns metres al sensor amb un lector per conèixer-ne el valor. El lector envia un senyal i el sensor, que està alimentat per una pila, s’activa i retorna el nivell de contaminació en aquell moment. En un futur, la lectura del sensor també es podria recollir mitjançant un telèfon mòbil equipat amb aquesta tecnologia i una aplicació amb aquesta funció.
D’aquesta manera s’aconsegueix fer funcionar el sensor amb un consum energètic mínim; una pila podria durar més de 10 anys en condicions d’ús normal, temps que està molt per sobre de la vida útil del sensor. Aquest sistema té un cost molt baix, no més de 5 euros per cada targeta amb els nanotubs, els elèctrodes i la pila, i és senzill de fabricar. La miniaturització permet implementar una xarxa extensa de sensors repartits per les ciutats. Això seria impensable amb altres tipus de sensors que ja existeixen, que són més voluminosos i necessiten una gran quantitat d’energia per funcionar.
Aquests sensors, a més, funcionen sense necessitat d’aplicar-hi temperatura i es netegen amb l’aire. Altres tipus de sensors són massa reactius i, un cop entren en contacte amb el diòxid de nitrogen, aquest no desapareix del sensor —encara que la seva concentració baixi— si no s’escalfa.
Per solucionar aquest inconvenient, el grup ha ideat un tractament amb plasma d’oxigen que és innovador en dos sentits: en primer lloc, neteja la superfície del nanotub sense generar residus; en segon lloc, ajusta la sensibilitat del nanotub de manera que sigui moderada al vapor d’aigua i elevada al diòxid de nitrogen, però sense ser irreversible. El resultat és un sensor fiable que presenta poca interferència de la humitat, i que es neteja (és a dir, torna al seu valor inicial) només amb l’aire i a temperatura ambient.
Aquest projecte ha estat possible gràcies a la col·laboració d’Eduard Llobet i els membres del grup de Microsistemes i Nanotecnologies per a l’Anàlisi Química (MINOS) de la URV amb David Girbau i el grup de Sistemes Nanoelectrònics i Fotònics (NEPHOS).
Pierrick Clémenta et al., Oxygen plasma treated carbon nanotubes for the wireless monitoring of nitrogen dioxide levels, Sensors and Actuators B: Chemical, 208, 444–449(2015).
Font: RECERCAT
