Uso da espectroscopia fotoacústica para sensoriamento de amônia

A ureia é um dos fertilizantes nitrogenados mais utilizados para atender a demanda de produção agrícola no país. Parte da perda de nitrogênio (N) do fertilizante ocorre por volatilização de amônia (NH3) devido à hidrólise da ureia. Neste trabalho, foi estudado o efeito da presença de dióxido de carbono (CO2)¬ em medições de NH3 utilizando a espectroscopia fotoacústica, que é baseada na detecção de ondas acústicas formadas após o decaimento não radiativo de moléculas excitadas por radiação modulada. Esse estudo possui o intuito de mostrar que ocorre uma variação da frequência de ressonância do sensor com a presença de CO2 e também a interferência por superposição do espectro do CO¬2¬ ao da amônia. O interesse de estudar esse efeito está relacionado ao fato de o CO2 estar também presente na hidrólise da ureia como um dos produtos finais junto com a amônia. Para as medidas foram utilizados NH3 e CO2 em diferentes condições. Na primeira medida foi utilizada apenas amônia e foi possível observar que o seu pico acontece em 6528,7 cm-1, que representa o número de onda no qual a molécula absorve a radiação do diodo laser. O sinal fotoacústico (PA) gerado foi de 1,67 V para uma concentração de 10,48 ppmv de amônia em nitrogênio. Na segunda medida foi utilizado apenas CO2 com concentração 20% em nitrogênio e foram observados quatro picos de absorção de CO2. Um dos picos do CO2 ocorre em 6528,8 cm-1, que é muito próximo da absorção da amônia. O sinal PA gerado pelo CO2 para esse pico é de 3,15 V. Uma terceira medida utilizando uma mistura de NH3 e CO2 foi realizada. Essa mistura continha 5,24 ppmv NH3 e 10% CO2 em nitrogênio. A concentração da NH3 em partes por milhão é incapaz de alterar a frequência de ressonância. Esse comportamento é esperado, já que em concentrações baixas de qualquer espécie química (ppmv), só o gás de base (N2) que irá influenciar na frequência de ressonância, que por sua vez depende da viscosidade do gás. Porém, quando a concentração do gás passa a ser em porcentagens, ele muda de viscosidade e a velocidade do som muda. Com isso, foi possível concluir que quando o CO2 está presente ocorre mudança de frequência de ressonância em função da mudança da viscosidade do ar com CO2.