CALIBRAÇÃO DE ESPECTRÔMETRO FOTOACÚSTICO UTILIZANDO LASERS DE CASCATA QUÂNTICA PARA DETECÇÃO DOS GASES ESTUFA SF6 E N2O

  • Mila Vieira da Rocha
  • Marcelo Silva Sthel
  • Marcelo Gomes da Silva
Palavras-chave: Hexafluoreto de Enxofre, Óxido Nitroso, Laser de Cascata Quântica

Resumo

A possibilidade de enfrentar Mudanças Climáticas devido ao Aquecimento Global vem estimulando a comunidade científica a detectar e monitorar os diversos gases causadores de efeito estufa que são liberados para atmosfera.O Hexafluoreto de Enxofre (SF6) por ser um gás muito pouco reativo é amplamente empregado em instalações elétricas, tais como transformadores, como isolante e em indústrias de magnésio como gás de cobertura evitando a oxidação do magnésio derretido, escapando para o ambiente nas duas aplicações.O Óxido Nitroso (N2O) é principalmente liberado para a atmosfera através de atividades microbiológicas de solos.O uso intensivo de fertilizantes nitrogenados na agricultura é a principal fonte de emissão desse gás para atmosfera (60%). Estudos recentes indicam que a concentração desse gás no ambiente é de cerca de 310 ppbv. Tanto o SF6 quanto o N2O são poderosos gases estufa sendo, respectivamente, 22.200 vezes e 300 vezes mais eficientes em gerar aquecimento do que o CO2. Por isso é importante o desenvolvimento de técnicas capazes de detectá-los.A Técnica Fotoacústica é uma excelente opção para detectar gases em baixas concentrações, pois é extremamente sensível e seletiva, permite a detecção de amostras multicomponentes, tem boa resolução temporal e, juntamente com um Laser de CascataQuântica (QCL), que possui uma largura de linha de emissão extremamente estreita, compõe um sistema ideal para análise de traços de gases. Um Espectrômetro Fotoacústico foi calibrado para medir SF6 e N2O. Isso foi feito utilizando dois QCLs, cuja faixa espectral de emissão foi escolhida de acordo com os espectros de absorção das referidas moléculas, e a detecção foi feita em uma célula fotoacústica diferencial. Para determinar em que linha cada molécula absorvia a radiação, fez-se uma varredura (scan) em todas as linhas de emissão de cada laser. A calibração foi feita na linha de maior absorção de cada molécula, diluindo, com Fluxômetros MKS, misturas certificadas de 5 ppmv de SF6 e 5 ppmv de N2O, separadamente, em gás Nitrogênio sintético em diferentes concentrações. Foi possível verificar a linearidade entre as concentrações de cada gás e os respectivos sinais fotoacústicos, bem como determinar os limites de detecção do sistema para cada gás. Encontrou-se os limites de ~ 600 ppbv para o SF6 e de ~ 50 ppbv para o N2O.