Uma equipe de engenheiros e químicos da Universidade do Colorado em Boulder, do Instituto de Tecnologia da Califórnia, da Universidade da Califórnia em Santa Bárbara e de três empresas está trabalhando em uma tecnologia inovadora para ajudar a melhorar a segurança em plantas industriais. A ideia é usar um dispositivo baseado em laser para identificar e analisar rapidamente partículas transportadas pelo ar em caso de acidente industrial.
O dispositivo baseado em laser que eles estão desenvolvendo, a Standoff Aerosol measUrement Remote Optical Network (SAURON), toma emprestado o nome do vilão da série de livros “O Senhor dos Anéis” – uma presença que muitas vezes assume a forma de um olho flamejante e cujo “olhar penetra nuvem, sombra, terra”.
“Essa é a ideia aqui: um olho que tudo vê que pode detectar aerossóis perigosos contra um fundo muito lotado de outras substâncias”, disse Greg Rieker, professor do Departamento de Engenharia Mecânica Paul M. Rady e investigador principal do projeto.
SAURON irá ampliar os aerossóis, o termo para uma ampla gama de pequenas partículas que flutuam no ar. Alguns aerossóis podem conter produtos químicos que representam sérios riscos para os seres humanos, como os hidrocarbonetos aromáticos policíclicos. O nitrato de amônio, ingrediente comum em explosivos, também forma aerossóis. O mesmo pode acontecer com o fentanil, um medicamento opioide que pode ser mortal mesmo em pequenas quantidades.
Para detectar tais perigos, a equipe está recorrendo a uma tecnologia ganhadora do Prêmio Nobel chamada laser de pente de frequência. Este projecto poderia potencialmente ajudar a proteger as pessoas de uma vasta gama de ameaças aéreas, desde acidentes industriais a ataques químicos em cidades populosas.
“Os lasers funcionarão com baterias, então você pode implantá-los em um aeroporto, em quarteirões da cidade ou em locais industriais onde usam materiais perigosos”, disse Scott Diddams, professor do Departamento de Engenharia Elétrica, de Computação e Energia. “Logo de cara, as pessoas saberiam se houve uma falha ou vazamento.”
Detectar aerossóis perigosos não é tarefa fácil, especialmente dada a complexidade do ar que respiramos. Com tantos compostos diferentes, como o metano e o dióxido de carbono, presentes na atmosfera a qualquer momento, pode ser difícil diferenciar entre aerossóis nocivos e inofensivos.
O uso de lasers de pente de frequência no projeto SAURON poderia ajudar a resolver essa confusão e identificar aerossóis perigosos com mais rapidez e precisão.
A equipe do JILA, um instituto de pesquisa conjunto entre CU Boulder e o Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (JILA), foi pioneira no uso de lasers de pente de frequência em metrologia quântica e relógios ópticos. Esses lasers emitem um feixe de luz com milhões de cores simultaneamente, permitindo que atuem como scanners de impressões digitais para aerossóis – extraindo sinais de concentrações mínimas de partículas ou gases no ar.
A LongPath Technologies é uma empresa que utiliza essas ferramentas para procurar vazamentos de metano em instalações de petróleo e gás, cofundada por Rieker em 2017.
Em trabalhos futuros, os investigadores da SAURON trabalharão para tornar os seus lasers ainda mais sensíveis e muito mais compactos. A equipe está utilizando tecnologia inovadora de “fotônica integrada” desenvolvida por Kerry Vahala na Caltech, John Bowers na UC Santa Barbara e pelas empresas Nexus Photonics e hQphotonics. Em vez de usar sinais eletrônicos, eles usam chips que podem transmitir informações por meio de feixes de luz.
Os investigadores estão a transformar a ciência fundamental em tecnologias práticas que podem ajudar a manter as pessoas seguras. “Estamos pegando tecnologias que foram desenvolvidas para a ciência quântica e traduzindo-as para uma ampla gama de aplicações”, Rieker disse.
