Este cuadricóptero modificado puede detectar y analizar gas de sulfuro de hidrógeno mientras está en el aire. — Adaptado de Analytical Chemistry, 2023, DOI: 10.1021/acs.analchem.3c02719 — ACS
Nota del editor: La NASA está volando actualmente. helicóptero creativo En Marte como parte de la misión del rover Mars Perseverance. En el momento de esta publicación, ha volado 67 veces y continúa funcionando mucho más allá de su vida útil. La creación está diseñada como una demostración técnica para guiar el desarrollo de futuros helicópteros planetarios. Se están considerando versiones más nuevas para la misión Mars Sample Return, y el dron Dragonfly más grande volará en los cielos de Titán en la década de 2030. La tecnología descrita en este comunicado de prensa utiliza tecnología comercial disponible en el mercado, como una computadora Arduino. El uso de drones se ha expandido enormemente, tanto para bien como para mal. Los drones son una tecnología que ahora resulta familiar y rutinaria para millones de personas. Como tal, aprender a usar un dron que recibes como regalo, o uno usado en la granja en la que vives, ahora ofrece una carrera profesional en la exploración planetaria. La tecnología demostrada en este dron cuadricóptero que contamina el aire tiene aplicabilidad directa al tipo de cosas que querrás llevar contigo mientras envías al equipo visitante a otros mundos en busca de posibles ubicaciones de vida pasada o presente.
El aire contaminado puede contribuir al asma y otras afecciones, y el primer paso para combatir sus efectos es un control constante y cuidadoso. La mayoría de los medidores son fijos, colocados a unos pocos pies del suelo, pero los contaminantes pueden alejarse. Ahora, investigadores que publican en el ACS Journal of Analytical Chemistry han desarrollado un sistema de «laboratorio en un dron» que, a diferencia de instrumentos similares, puede detectar y analizar niveles de contaminantes, como el maloliente gas de sulfuro de hidrógeno, mientras aún flota en el medio de… la tierra. aire.
El sulfuro de hidrógeno (H2S) es uno de los contaminantes del aire más malolientes, conocido por oler a huevos podridos. Aunque se encuentra naturalmente 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 grandes, puede resultar tóxico. La mayoría de los métodos para cuantificar el dióxido de carbono y otros contaminantes se basan en instrumentos terrestres, y se necesitan instrumentos costosos, como satélites, para recopilar mediciones a mayores altitudes. Los investigadores han utilizado drones para recolectar muestras en el aire, pero los análisis aún deben realizarse en tierra utilizando instrumentos tradicionales. Entonces, João Flavio da Silveira Petrucci y sus colegas querían crear un “laboratorio en un dron” económico que pudiera tomar muestras y analizar gas de sulfuro de hidrógeno mientras estaba en el aire e informar los resultados en tiempo real, una novedad 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 disponible comercialmente. Aprovechó la reacción química única entre el sulfuro de hidrógeno y una molécula de acetato de fluoresceína de mercurio que brilla en verde. Cuando la reacción excitó un LED azul a bordo, provocó una disminución en la intensidad del fluorescente verde, que fue detectada y cuantificada. Esta reacción es altamente selectiva y no se ve afectada por otros contaminantes gaseosos del aire.
El equipo llevó su dron a una planta de tratamiento de aguas residuales, donde tomaron muestras de aire en el suelo, luego a unos 30 y 65 pies en el aire en tres momentos diferentes a lo largo del día. El detector transmitió sus resultados a través de Bluetooth a un teléfono inteligente, lo que permitió un seguimiento en tiempo real. Por la noche, hubo un claro aumento en la concentración de sulfuro de hidrógeno a medida que el dron aumentó en altitud, aunque nunca superó el nivel ambiental aceptable. Los investigadores dicen que este sistema podría adaptarse para detectar otros contaminantes en el futuro.
Circuito eléctrico de la plataforma analítica propuesta para el laboratorio a bordo de un dron. — Química analítica
Los autores agradecen el financiamiento de la Coordinación de Perfeccionamiento del Personal de la Educación Superior, la Fundación de Apoyo a la Investigación del Estado de Minas Gerais y el Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico.
La American Chemical Society (ACS) es una organización sin fines de lucro creada por el Congreso de los Estados Unidos. La misión de la ACS es promover la empresa más amplia de la química y sus profesionales en beneficio de la Tierra y todos sus habitantes. La Sociedad es líder mundial en la promoción de la excelencia en la educación científica y en el suministro de acceso a información e investigaciones relacionadas con la química a través de sus múltiples soluciones de investigación, revistas revisadas por pares, conferencias científicas, libros electrónicos y periódicos semanales de noticias sobre química e ingeniería. Las revistas de la ACS se encuentran entre las más citadas, más confiables y más leídas en la literatura científica; Sin embargo, la propia ACS no realiza investigaciones químicas. Como líder en soluciones de información científica, CAS colabora con innovadores globales para acelerar los avances seleccionando, conectando y analizando el conocimiento científico del mundo. Las oficinas principales de ACS están ubicadas en Washington, D.C. y Columbus, Ohio.
AirQuality Lab-on-a-Drone: una plataforma IoT analítica impresa en 3D de bajo costo para el monitoreo vertical de sulfuro de hidrógeno gaseoso (H2S)Química Analítica (Acceso Abierto)
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