Uso da espectroscopia fotoacústica no sensoriamento de amônia

O Brasil é um grande emissor de gases de efeito estufa (GEE), estando no ranque mundial em sexta posição. Porém as fontes de emissões são de características diferentes, quando comparadas àquelas de outros países industrializados. Em função de sua grande produção agrícola, o Brasil é um dos maiores consumidores no mundo de fertilizantes e defensivos agrícolas. O óxido nitroso (N2O) representa 7,5% das emissões nacionais de GEE, sendo que destes, 87,2% são provenientes da agricultura. No solo, o íon amônio é um dos precursores do N2O. Diante disso e pelo fato da agricultura ser uma atividade de grande impacto ambiental, existe a necessidade de desenvolver novos fertilizantes nitrogenados, que sejam sustentáveis, de alta eficiência e que apresentem menor impacto ambiental. Assim, monitorar emissões de gases como amônia, metano, óxido nitroso e óxido nítrico em solos tratados e não tratados com fertilizantes nitrogenados é de fundamental relevância. A espectroscopia fotoacústica (EFA) vem sendo utilizada como técnica analítica no estudo de sistemas biológicos. Comparada a outras técnicas convencionais, ela apresenta uma montagem experimental relativamente simples, de baixo custo, alta sensibilidade e seletividade, boa resolução temporal e facilidade de operação. A EFA é baseada na detecção de ondas acústicas formadas após o decaimento não radiativo de moléculas excitadas por radiação modulada. Assim, o sinal fotoacústico é proporcional à quantidade de moléculas presentes. O objetivo geral do trabalho é o de monitorar a taxa de liberação de amônia da ureia quando submetida a diferentes concentrações de uréase e água. Nesta fase inicial, um sistema fotoacústico contendo um diodo (fonte de radiação) acoplado a uma célula fotoacústica por meio de uma fibra ótica foi montado e ajustado para detecção de amônia. Variou-se a temperatura do diodo laser entre 12°C e 23°C e o espectro de absorção de 10 partes por milhão de amônia em nitrogênio (10 ppm) foi obtido. Para a faixa espectral gerada, a maior absorção da amônia ocorreu em 16,30°C que corresponde ao comprimento de onda de 1532,68 nm. Mantendo o laser nesta temperatura, testes com a variação do ciclo de potência (dc, duty cycle) do laser em 6,5 kHz foram realizados e demostrado que o maior sinal fotoacústico é obtido para dc = 50%. A fim de obter o limite inferior de detecção, partindo da concentração padrão de 10 ppm, novas amostra gasosas foram produzidas com a adição de ar sintético e testadas no sistema fotoacústico montado.