Al ser el primero en rastrear completamente la química cambiante de las moléculas de carbono en el aire, un profesor de Virginia Tech podría cambiar la forma en que estudiamos los contaminantes, el smog y las emisiones a la atmósfera.
Gabriel Isaacman-VanWertz, científico principal en un nuevo estudio publicado en Química de la naturaleza y profesor asistente en el departamento de ingeniería civil y ambiental de Virginia Tech, ha establecido un método para rastrear las reacciones entre el aire y los compuestos a base de carbono, una hazaña que antes era difícil de alcanzar para los investigadores.
Este nuevo hallazgo podría permitir a los investigadores estudiar la contaminación, el smog y la neblina de manera integral, respaldados por datos que describan con precisión el comportamiento de un compuesto a lo largo del tiempo.
"Hay decenas de miles de compuestos diferentes en la atmósfera", dijo Isaacman-VanWertz. "En general, el objetivo de mi trabajo es estudiar la química de cómo esas decenas de miles de compuestos interactúan entre sí y cambian conhora."
Cuando un cierto compuesto se introduce en la atmósfera, reacciona químicamente para formar otros compuestos y moléculas a lo largo del tiempo, explica Isaacman-VanWertz, quien comenzó esta investigación como investigador postdoctoral en el Instituto de Tecnología de Massachusetts con co-estudioautor Jesse Kroll.
Isaacman-VanWertz se centra especialmente en estudiar la forma en que la atmósfera interactúa con los compuestos orgánicos, los compuestos que contienen carbono que forman todos los seres vivos. Grandes fuentes de estos compuestos se emiten de fuentes naturales y actividades humanas.
Cualquier cosa con aroma emite compuestos orgánicos: cítricos, vinagre, quitaesmalte y gasolina, por ejemplo. Una vez que estos compuestos emitidos ingresan a la atmósfera, cambian de formas complejas para formar cientos o miles de otros compuestos.
Anteriormente, el seguimiento de la forma en que el carbono cambia una vez que ingresa a la atmósfera ha sido un desafío. Gracias a las herramientas desarrolladas en la última década, este estudio descubrió que ahora es posible una medición completa del carbono en la atmósfera, aunque todavía requiere un estado-instrumentos de última generación y análisis cuidadoso.
Para este proyecto, Isaacman-VanWertz estudió el olor a pino, que está hecho de un compuesto orgánico conocido como pineno.
Isaacman-VanWertz y sus colaboradores en el MIT utilizaron cinco espectrómetros, equipos avanzados que clasifican los productos químicos por sus masas y los átomos que contienen, para medir las características del carbono dentro de una bolsa de teflón a la altura de una persona en un clima-controlado, habitación equipada con luz negra.
Cuando encendieron las luces negras, fue como encender el sol, dijo Isaacman-VanWertz. La luz del "sol" estimuló la química del pineno dentro de la cámara y simuló las reacciones que ocurrirían en la atmósfera.
A cada espectrómetro se le asignó la tarea de recopilar un determinado conjunto de datos a lo largo de la reacción transcurrida, como el seguimiento de rangos específicos de compuestos químicos. Una de las partes más difíciles de este experimento fue poner todas estas mediciones en la misma escala, dijo Isaacman-VanWertz.Entender los detalles específicos y las medidas de cada instrumento puede ser tan complejo, dijo, hay estudiantes de doctorado que escriben tesis completas sobre estos temas.
Isaacman-VanWertz y sus colaboradores pudieron, por primera vez, rastrear completamente el carbono en las moléculas de pineno de principio a fin, ya que experimentaron cambios químicos como lo harían en la atmósfera. Los átomos de carbono en el pineno no desaparecen despuéssu introducción inicial a la atmósfera: se convierten en cientos de compuestos diferentes a través de una cascada de reacciones químicas.
Aunque la mezcla inicial de compuestos formados a partir de las reacciones del pineno es muy compleja, se descubrió que todo el carbono termina en "depósitos" que son relativamente estables y no reaccionarán más en la atmósfera.
Además, el proceso es probablemente similar para otros compuestos a base de carbono. Isaacman-VanWertz eligió pineno porque ha sido ampliamente estudiado, por lo que podría utilizar el trabajo previo para dar sentido a sus observaciones.
Aunque el pineno se emite naturalmente, su comportamiento es lo suficientemente comparable como para anticipar mejor la forma en que otros compuestos, como los contaminantes, el smog y la neblina, reaccionarán en el aire. Comprender esto ayuda a "pintar una imagen general de la atmósfera"Isaacman-VanWertz dijo.
Por ejemplo, estos resultados ayudarán a otros investigadores a comprender cómo los contaminantes de una planta de energía podrían transformarse en la atmósfera e impactar a una comunidad a favor del viento.
"Si puedes entender cómo ocurre la química, entonces puedes entender qué tipo de contaminantes habrá en la atmósfera según cuán lejos estés de una fuente contaminante", explicó Isaacman-VanWertz.
Isaacman-VanWertz espera que otros investigadores se basen en los resultados de este estudio. Quiere saber si la tendencia de los compuestos emitidos a terminar como componentes atmosféricos de larga duración es generalmente aplicable a otros compuestos y cómo este proceso podría coexistir o competircon otros procesos que ocurren en la atmósfera.
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Materiales proporcionados por Virginia Tech . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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