MIT desarrolla un sistema que monitorea en tiempo real la calidad del aire con tecnología

Investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) han desarrollado un sistema para el monitoreo continuo de la calidad del aire. Este avance representa una mejora sobre los sistemas tradicionales de detección de gases tóxicos, que suelen ser limitados en su uso y eficacia a largo plazo.

Los sistemas convencionales de detección de gases, como los detectores de humo, frecuentemente se saturan después de unas pocas operaciones, lo cual es un problema grave en entornos industriales donde la seguridad y el monitoreo constante son cruciales para prevenir incidentes potencialmente peligrosos.

Ante este desafío, los científicos del MIT han ideado un enfoque que combina dos tecnologías existentes de manera sinérgica, aprovechando las fortalezas de cada una mientras se superan sus limitaciones individuales.

El corazón de este nuevo sistema de detección reside en la combinación de dos materiales avanzados: el marco metal orgánico (MOF) y los polímeros. Los MOFs son materiales altamente porosos y con una gran área superficial, lo que los hace ideales para capturar moléculas de gases específicos con una alta sensibilidad.

Sin embargo, su principal desventaja radica en su tendencia a degradarse rápidamente bajo ciertas condiciones, limitando su uso continuo en aplicaciones prácticas.

Para contrarrestar esta limitación, los investigadores del MIT han integrado los MOFs con polímeros conductores en una solución líquida. Este enfoque no solo preserva 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.

Este último aspecto es crucial, ya que permite que el sensor mantenga su rendimiento óptimo incluso después de múltiples ciclos de detección y liberación de gases.

El sistema desarrollado opera mediante un principio básico, pero efectivo: 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 continúa conectando simplemente un ohmímetro al sensor, proporcionando así lecturas precisas y en tiempo real de la concentración de gases en el aire circundante.

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

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.

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, además de presentarse como una alternativa potencial que puede 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 en caso de contaminación atmosférica.

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