¿Cómo las superficies sensoras ayudarían a identificar gases de efecto inverdadero?

Un proyecto de investigación busca estudiar el potencial de las nanoestructuras de óxido de estaño y óxido de zinc para la detección de gases efectos invernadero. El proyecto se titula “Caracterización de un sistema sensor basado en nanoestructuras de SnO2 y ZnO aplicado en gases efecto invernadero”.

La  investigación es liderada por  Ivonne Fábrega, quien recientemente sustentó su tesis de graduación como parte de la Maestría en Ciencias Físicas de la Facultad de Ciencias y Tecnología de esta casa de estudios superiores, bajo la tutela del Dr. Ildemán Abrego, investigador del Laboratorio de Pierre y Marie Curie de la UTP.

“Este estudio tiene como objetivo desarrollar superficies sensoras de bajo costo, utilizando nanoestructuras de óxido de estaño (SnO2) y óxido de zinc (ZnO), para identificar la presencia de gases de efecto invernadero. Con esto buscamos que puedan ser integradas como alarma en lugares donde se considere que existe un posible escape de estos gases, tales como fábricas, departamentos, casas, laboratorios, entre otros lugares”, explicó Fábrega. 

Los gases de efecto invernadero son aquellos gases que absorben la radiación solar y contribuyen a mantener la temperatura promedio en la superficie de la Tierra.

Este fenómeno que permite que el planeta almacene energía cerca de su superficie se conoce como efecto invernadero. Muchos de los tipos de gases de efecto invernadero están presentes en la atmósfera de manera natural, pero también son generados por la actividad humana. Entre los gases de efecto invernadero más comunes se puede encontrar el dióxido de carbono (CO2), el óxido nitroso (N2O), el metano (CH4), el ozono (O3), entre otros.

“Se ha calculado que cada año se generan millones de toneladas anuales de emisiones de gases de efecto invernadero. Algunos gases presentan olores agradables, otros son inoloros, lo que dificulta su detección; al inhalarlos pueden causar irritación de ojos, enfermedades en vías respiratorias, dolor de cabeza y, en altas concentraciones pueden llegar a ser cancerígenos, pueden provocar asfixia y hasta la muerte. Por esta razón es necesario trabajar con nanoestructuras que funcionen como sensor de gases y que al estudiarlas se pueda trabajar para obtener sensores de gas en tiempo real y de menor costo”, dijo la magíster en Ciencias Físicas.

Como parte de este proyecto de investigación, la joven investigadora ha sintetizado y caracterizado la morfología y las propiedades eléctricas de las nanoestructuras de óxido de estaño y óxido de zinc, utilizando técnicas de Espectroscopía y Microscopía Electrónica de Barrido.  Asimismo,  Fábrega ha realizado unas primeras pruebas sensoras con diferentes gases, entre estos vapores de agua y amoníaco, para verificar la respuesta sensoras de las nanoestructuras. Estas pruebas han tenido resultados satisfactorios.

“Las estructuras de óxido metálico han sido estudiadas extensamente para la detección de gases. A su vez, en el mercado existen diferentes sistemas de monitoreo de gases que son muy costosos. Este proyecto de magíster Fábrega busca desarrollar una opción de bajo costo utilizando semiconductores de menor costo. Sin duda, este estudio aporta al campo de las ciencias de materiales en nuestro país”, comparte el doctor Abrego.

Como parte de este proyecto de investigación,  Fábrega realizó una pasantía en la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, México. En esta pasantía la joven investigadora tuvo la oportunidad de desarrollar un sistema sensor más eficiente al utilizado anteriormente y realizó pruebas sensoras con dióxido de carbono.

El proyecto de investigación continuará a lo largo del presente año y culminará a mediados del 2025. Fábrega seguirá realizando pruebas sensoras utilizando otros de los gases de efecto invernadero, como el dióxido de carbono y el metano. Asimismo, se presentarán los avances de este proyecto en un congreso nacional y se publicarán los resultados en una revista indexada internacional.

El proyecto  ha sido beneficiado por la Convocatoria Pública de Nuevos Investigadores e Innovadores 2022, de la Secretaría Nacional de Ciencia, Tecnología e Innovación. (SENACYT).