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, niebla tóxica, y emisiones a la atmósfera.

Gabriel Isaacman-VanWertz, científico principal de 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 de seguimiento de 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, niebla tóxica, y neblina de manera integral, respaldado por datos que describen con precisión el comportamiento de un compuesto a lo largo del tiempo.

"Hay decenas de miles de compuestos diferentes en la atmósfera, "Isaacman-VanWertz dijo." En general, el enfoque de mi trabajo es estudiar la química de cómo esas decenas de miles de compuestos interactúan entre sí y cambian con el tiempo ".

Cuando un determinado compuesto se introduce en la atmósfera, reacciona químicamente para formar otros compuestos y moléculas con el tiempo, explica Isaacman-VanWertz, quien comenzó esta investigación como investigador postdoctoral en el Instituto de Tecnología de Massachusetts con el coautor del estudio Jesse Kroll.

Isaacman-VanWertz se centra particularmente 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 cantidades de estos compuestos se emiten a partir de fuentes naturales y actividades humanas.

Todo lo que tenga olor 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.

Previamente, rastrear la forma en que cambia el carbono una vez que ingresa a la atmósfera ha sido un desafío. Gracias a las herramientas desarrolladas en la última década, Este estudio encontró que la medición completa del carbono en la atmósfera ahora es posible, aunque todavía requiere instrumentos de última generación y un 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 las sustancias químicas por su masa 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 lugar con clima controlado. habitación equipada con luz negra.

Cuando encendieron las luces negras fue como encender el sol, Isaacman-VanWertz dijo. 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 rastrear rangos específicos de compuestos químicos. Una de las partes más difíciles de este experimento fue poner todas estas medidas en la misma escala, Isaacman-VanWertz dijo. Comprender los detalles y las medidas específicas de cada instrumento puede ser tan complejo, él 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 a medida que experimentan cambios químicos como lo harían en la atmósfera. Los átomos de carbono en el pineno no desaparecen después de su 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 formada a partir de reacciones de pineno es muy compleja, Se descubrió que todo el carbono termina en "depósitos" que son relativamente estables y no reaccionarán más en la atmósfera.

Y lo que es más, Es probable que el proceso sea similar para otros compuestos a base de carbono. Isaacman-VanWertz eligió pineno porque se ha estudiado extensamente, por lo que podría utilizar el trabajo anterior 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 de los contaminantes, niebla tóxica, y neblina, reaccionará en el aire. Comprender esto ayuda a "pintar un panorama general de la atmósfera, "Dijo Isaacman-VanWertz.

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 en una comunidad a favor del viento.

"Si puedes entender cómo ocurre la química, entonces puede comprender qué tipo de contaminantes habrá en la atmósfera en función de lo lejos que se encuentre 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 competir con otros procesos que ocurren en la atmósfera.