Uso da espectroscopia fotoacústica no sensoriamento de amônia

Com o crescimento populacional, aumenta a demanda por alimentos, levando a necessidade do uso de fertilizantes que forneçam os nutrientes necessários para o crescimento saudável da planta. O nitrogênio (N) se apresenta como um destes principais nutrientes. A ureia é o fertilizante nitrogenado mais utilizado no mundo. Quando aplicado no solo, este fertilizante passa por uma reação chamada hidrólise enzimática da ureia, que tem a amônia (NH3) como um dos produtos. Além disso, a NH3 leva a perdas de N devido a sua volatilização, prejudicando a eficiência do fertilizante aplicado. Assim, estudos que viabilizem a redução dessa taxa de volatilização de amônia são necessários. Soluções contendo ureia, urease e água estão sendo produzidas no laboratório para avaliar os efeitos da temperatura e do pH sobre a taxa de volatilização de NH3. Com a finalidade de diminuir os impactos ambientais e gerar um melhor aproveitamento do fertilizante, soluções foram preparadas com diferentes proporções de ureia, urease (enzima que catalisa a hidrólise da ureia em NH3 e CO2) e água, simulando condições extremas de perda de N por volatilização de NH3. A técnica utilizada neste projeto para a detecção de NH3 é a Espectroscopia Fotoacústica (EFA), que permite detectar baixas concentrações de moléculas gasosas. Ela se baseia na detecção de ondas sonoras geradas pelas moléculas quando absorvem radiação óptica modulada. Comparada a outras técnicas convencionais, a EFA apresenta vantagens como simplicidade de montagem experimental, baixo custo, alta sensibilidade e seletividade, boa resolução temporal e facilidade de operação. A sua base de montagem é feita pelo próprio usuário, tendo em geral equipamentos como o Lock-in (responsável por isolar o sinal fotoacústico do ruído de fundo), além de um laser como fonte de radiação óptica e um microfone sensível às ondas sonoras geradas pela absorção da radiação pelas moléculas.