Desenvolvimento de sensores químicos para aplicação no monitoramento de gases nocivos

• Processo: 19/18920-5
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas - PIPE
• Vigência: 01 de outubro de 2020 - 30 de setembro de 2022
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Ranilson Angelo da Silva
• Beneficiário: Ranilson Angelo da Silva
• Empresa Sede: Presense - Pesquisa e Desenvolvimento Ltda
• CNAE: Fabricação de equipamentos e aparelhos elétricos não especificados anteriormente ; Pesquisa e desenvolvimento experimental em ciências físicas e naturais ; Atividades de atenção à saúde humana não especificadas anteriormente
• Município: Araraquara
• Vinculado ao auxílio: 17/21598-2 - Desenvolvimento de sensores químicos para aplicação no monitoramento de gases nocivos, AP.PIPE
• Bolsa(s) vinculada(s): 21/01663-0 - Desenvolvimento de sensores químicos para aplicação no monitoramento de gases nocivos, BP.TT; 20/12392-4 - Desenvolvimento de sensores químicos para aplicação no monitoramento de gases nocivos, BP.PIPE
• Assunto(s): Semicondutores Óxidos metálicos Sensores de gases Poluentes atmosféricos Avaliação de risco à saúde humana
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Óxido metálico | Semicondutor | sensor de gas | Tóxico | Sensores de gases

Resumo

Muitos setores da sociedade envolvem o uso e a produção de substâncias altamente perigosas, como produtos inflamáveis, tóxicos e oxidantes. Diversos tipos de gases se enquadram nesse ambiente através da participação em reações químicas, como catalisadores ou produto final. Muitas vezes esses gases são resíduos ou subprodutos indesejáveis e, ocasionalmente, podem ocorrer vazamentos oriundos dessas fontes antropogênicas, criando perigo, não só ao setor onde está inserido, mas também à fauna e à flora. Além disso, muitas das espécies gasosas são descritas como poluentes atmosféricos, podendo alterar a composição química da atmosfera, prejudicando a saúde humana e ameaçando espécies sensíveis a essas alterações. Uma das formas de controlar e monitorar sistemas que produzem variados tipos de gases é a utilização de dispositivos de alerta precoce, tais como detectores de gás. Esses dispositivos são peças-chave para um plano de segurança e prevenção devido à capacidade de detecção de gases em diversos ambientes, acarretando diretamente em uma maior segurança às pessoas envolvidas nos processos e a prevenção de falhas em equipamentos que podem gerar vapores que alertam para a ocorrência de um defeito eminente. Dessa forma, o foco da presente proposta é o desenvolvimento de um dispositivo sensor de gás, partindo das etapas de otimização do substrato/eletrodo, produção e aplicação do material sensor sintetizado, com o grande diferencial do uso de um material com elevado sinal e baixo tempo de resposta. Para isso, serão utilizados óxidos metálicos semicondutores e a metodologia desenvolvida e aprimorada pelo P&D da empresa desse projeto para detecção de gases H2 e NO2. Através do desenvolvimento do dispositivo, a detecção de outros gases de interesse dos diversos setores da sociedade também será abordada. Para tanto serão utilizados métodos de sínteses e caracterização aplicadas em materiais nanoparticulados de óxidos metálicos semicondutores, como o WO3, SnO, SnO2 e, futuramente, outros óxidos poderão ser implementados, como o ZnO, CuO e CeO2. As sínteses serão realizadas utilizando os métodos de redução carbotérmica, hidrotermal assistido por micro-ondas e eletrofiação. A caracterização estrutural dos materiais sintetizados será realizada pela técnica de difratometria de raios X. As características morfológicas dos materiais serão estudadas através das técnicas de microscopia eletrônica de varredura e de transmissão, buscando o conhecimento da sua forma, tamanho e distribuição. Será ainda realizada a caracterização in situ por DRIFT (Diffuse Reflection Infrared Fourier Transform) com o objetivo de compreender as interações das espécies do gás analito adsorvidas/dessorvidas na superfície dos óxidos. Para o desenvolvimento do eletrodo, será utilizada a tecnologia de filme espesso (thick film), denominado de screen-printing. Portanto, espera-se que o dispositivo sensor de gás desenvolvido ao fim do projeto tenha parâmetros essenciais de um sensor efetivo, como sinal de resposta e sensibilidade elevados, boa seletividade, baixo tempo de resposta, portabilidade, robustez e custo acessível, com objetivo de verificar concentrações de gases poluentes no ambiente, emissão de gases em processos de produção industrial, detectar vazamentos e presença de determinados gases em sistemas isolados, prevenindo acidentes, falhas e danos a equipamentos. Com as metas deste projeto atingidas será possível fomentar o mercado nacional com tecnologia de sensores de gás de alta qualidade que sejam competitivos com o mercado internacional. (AU)