Desarrollaron un sistema de monitoreo de la calidad del aire para hacerlo en tiempo real

Investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) desarrollaron un sistema innovador para el monitoreo continuo de la calidad del aire. Este avance supera las limitaciones de los sistemas tradicionales de detección de gases tóxicos, que suelen ser poco efectivos y duraderos.

Los detectores de gases convencionales, como los de humo, a menudo se saturan tras unas pocas operaciones, lo cual es un problema serio en entornos industriales donde la seguridad y el monitoreo constante son esenciales para evitar incidentes peligrosos.

Para enfrentar este desafío, los científicos del MIT crearon un enfoque que combina dos tecnologías existentes de manera sinérgica, aprovechando las fortalezas de cada una y superando sus limitaciones individuales.

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Cómo funciona el sistema creado para evaluar la calidad del aire

El núcleo de este innovador sistema de detección se basa en la combinación de dos materiales avanzados: los marcos metal-orgánicos (MOF) y los polímeros. Los MOFs son extremadamente porosos y tienen una gran superficie, lo que los hace perfectos para capturar moléculas de gases específicos con alta sensibilidad.

No obstante, su principal desventaja es su tendencia a degradarse rápidamente bajo ciertas condiciones, lo que limita su uso continuo en aplicaciones prácticas.

Para superar esta limitación, los investigadores del MIT integraron los MOFs con polímeros conductores en una solución líquida. Este enfoque no solo mantiene la alta sensibilidad de los MOFs para la detección de gases, sino que también añade la durabilidad y la capacidad de reversibilidad de los polímeros.

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Este aspecto final es esencial, ya que permite al sensor mantener su rendimiento óptimo incluso tras múltiples ciclos de detección y liberación de gases.

El sistema desarrollado funciona mediante un principio simple pero eficaz: los cambios en la resistencia eléctrica del material compuesto cuando las moléculas de gas se adhieren temporalmente a su superficie.

Esta variación en la resistencia eléctrica se puede monitorear de manera continua conectando un ohmímetro al sensor, lo que proporciona lecturas precisas y en tiempo real de la concentración de gases en el aire circundante.

El equipo de investigación, encabezado por Aristide Gumyusenge, profesor asistente de Desarrollo de Carrera Merton C. Flemings en Ciencia e Ingeniería de Materiales del MIT, demostraron la eficacia de este sistema para detectar gases como el dióxido de nitrógeno, un subproducto común de la combustión y altamente perjudicial para la salud humana en concentraciones elevadas.

Cómo se podría aplicar esta tecnología en la actualidad

Una de las ventajas más destacadas de este nuevo sistema es su capacidad para ser fabricado de manera económica y escalable. La composición del sensor, similar a una película delgada de plástico, permite su aplicación en una amplia gama de dispositivos, desde detectores portátiles hasta sistemas integrados en infraestructuras industriales y domésticas.

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Este enfoque mejora la seguridad ambiental al proporcionar monitoreo continuo y confiable de la calidad del aire, y reduce los costos asociados con la instalación y mantenimiento de equipos de detección de gases.

Además, la adaptabilidad del material compuesto para detectar una variedad de moléculas volátiles abre nuevas posibilidades en el campo del monitoreo ambiental. El sistema podría ser utilizado para detectar dióxido de nitrógeno y otros gases tóxicos relevantes para la salud pública y la seguridad industrial.

Este desarrollo representa un hito significativo en la ingeniería de materiales y la ciencia de los sensores, ofreciendo una alternativa que podría influir positivamente en políticas de salud pública y regulaciones ambientales.

La capacidad de este sistema para proporcionar datos precisos y continuos sobre la calidad del aire podría ayudar a mitigar riesgos ambientales y mejorar la respuesta ante emergencias por contaminación atmosférica.

Los próximos pasos para los investigadores incluyen la evaluación y validación del sistema en condiciones reales, lo que implicaría pruebas en entornos industriales y urbanos para verificar su efectividad y confiabilidad en diferentes escenarios.