Un "laboratorio en un dron" envía la ciencia al cielo para vigilar la contaminación atmosférica maloliente

Una plataforma IoT analítica impresa en 3D de bajo coste para la monitorización vertical de sulfuro de hidrógeno gaseoso

18.09.2023

El aire contaminado puede contribuir al desarrollo del asma y otras afecciones, y el primer paso para combatir sus efectos es una vigilancia continua y precisa. La mayoría de los dispositivos de medición son fijos y se colocan a pocos metros del suelo, pero los contaminantes pueden desplazarse. Ahora, unos investigadores que publican en la revista Analytical Chemistry de la ACS han desarrollado un sistema de "laboratorio en un dron" que, a diferencia de otros aparatos similares, puede detectar y analizar los niveles de contaminantes, como el maloliente gas sulfhídrico, mientras flota en el aire.

El sulfuro de hidrógeno (_H2S) es uno de los contaminantes atmosféricos más hediondos, conocido por su olor a huevo podrido. Aunque se encuentra de forma natural en el agua de pozo y en las emisiones volcánicas, también es un subproducto común de las refinerías de petróleo y las plantas de tratamiento de aguas residuales. El gas es irritante y, en cantidades suficientemente elevadas, puede ser tóxico. La mayoría de los métodos para cuantificar el _H2Sy otros contaminantes se basan en instrumentos terrestres, y se necesitan dispositivos caros, como satélites, para recoger mediciones a mayor altitud. Los investigadores han utilizado drones no tripulados para recoger muestras en el aire, pero los análisis seguían teniendo que realizarse en tierra con instrumentos tradicionales. Por eso, João Flávio da Silveira Petruci y sus colegas querían crear un "laboratorio en un dron" barato que pudiera tomar muestras y analizar el gas _H2Sen el aire e informar de los resultados en tiempo real, una primicia en dispositivos de este tipo.

Utilizando una impresora 3D, el equipo fabricó un dispositivo personalizado que se montó en la parte inferior de un dron cuadricóptero comercial. Aprovechaba una reacción química única entre el _H2Sy una molécula de acetato mercúrico de fluoresceína de color verde. Al ser excitada por una luz LED azul incorporada, la interacción provocaba una disminución de la intensidad de la fluorescencia verde, que se detectaba y cuantificaba. Esta reacción es muy selectiva y no se vio afectada por otros contaminantes gaseosos del aire.

El equipo llevó su dron a una planta de tratamiento de aguas residuales, donde tomó muestras de aire en el suelo y luego a unos 30 y 65 pies de altura en tres momentos distintos del día. El dispositivo de detección transmitió sus resultados por Bluetooth a un teléfono inteligente, lo que permitió realizar un seguimiento en tiempo real. Por la tarde, se observó un claro aumento de la concentración de _H2Sena medida que el dron aumentaba su altitud, aunque nunca superó el nivel ambiental aceptable. Los investigadores afirman que este sistema podría adaptarse para detectar otros contaminantes en el futuro.

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Publicación original

Vanderli Garcia Leal, Habdias A. Silva-Neto, Sidnei Gonçalves da Silva, Wendell Karlos Tomazelli Coltro, João Flávio da Silveira Petruci; "AirQuality Lab-on-a-Drone: A Low-Cost 3D-Printed Analytical IoT Platform for Vertical Monitoring of Gaseous H₂S"; Analytical Chemistry, 2023-9-6

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