Técnica com laser amplia velocidade e aplicação de análises químicas

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Foto: Marcos Santos / USP Imagens
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Imagem mostra efeito produzido por laser no material analisado

Para analisar quimicamente uma determinada madeira usando métodos tradicionais, é necessário cumprir várias etapas: transformar o material em pó, misturar com vários ácidos, aquecer e decompor o material, para então obter uma solução e analisá-la. Todo esse processo leva tempo e é pouco prático, por exemplo, para confirmar uma suspeita de exploração ilegal de madeira.

Uma técnica relativamente recente, no entanto, vem tornando esse tipo de análise muito mais rápida. A chamada Laser Induced Breakdown Spectroscopy, conhecida pela sigla LIBS, utiliza tiros de laser para caracterizar amostras – em apenas um segundo é possível obter um espectro que revela a possível composição daquela matéria em termos elementares. O uso deste método para determinação de materiais vem dando origem a várias pesquisas do Grupo de Análises e Pesquisas em Espectrometria (GAPE) do Instituto de Química (IQ) da USP.

Essa técnica é possível pois cada elemento tem uma identidade. Ao serem submetidos a determinadas condições, por exemplo, os tiros de laser, os átomos interagem com a fonte de energia e emitem uma radiação em um comprimento de onda específico, registrado no espectro de emissão. “A análise deste espectro pode revelar a quantidade de ferro em nosso sangue, identificar fraudes, determinar a composição de um medicamento, entre diversas outras aplicações”, conta a professora Cassiana Seimi Nomura, que coordena o GAPE junto ao professor Pedro Vitoriano de Oliveira.

Foto: Marcos Santos / USP Imagens Professora Cassiana Seimi Nomura
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Integrantes do Grupo de Análises e Pesquisas em Espectrometria

Segundo a professora do Departamento de Química Fundamental do IQ, a principal vantagem do LIBS em relação às demais técnicas é a portabilidade dos equipamentos, o que permite fazer análise em campo. “A exploração em Marte, por exemplo, tem um sistema parecido com esse. Com o sistema LIBS, você não precisa estar no local, é possível fazer uma análise remota”, relata Cassiana. Atualmente, o equipamento utilizado nas pesquisas do grupo é de bancada, mas a intenção é explorar cada vez mais os portáteis.

Um dos projetos no qual a pesquisadora vem trabalhando atualmente envolve a análise de carnes. “Temos amostras de carnes de diferentes gerações. Um criador seleciona os melhores bois, que são alimentados com a melhor ração e fornecem a melhor carne e derivados, e nós analisamos a composição elementar das carnes”, conta Cassiana. O objetivo é verificar se há variação em termos de composição mineral em relação às demais amostras.

Materiais de referência

Ao exportar produtos, há várias normas de segurança a ser seguidas. No caso de alimentos, é preciso produzir laudos que descrevam a quantidade de cada componente existente na amostra, como o arsênio, que tem potencial tóxico em doses elevadas. Para garantir a entrada da carne no país importador, os laudos dos dois países devem ser próximos. Segundo Cassiana, o Brasil já teve diversos prejuízos financeiros causados por divergências nos resultados.

Foto: Marcos Santos / USP Imagens
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Colocação de pastilha em equipamento para realização de microanálise

Essa preocupação impulsionou as entidades responsáveis a iniciar um processo de credenciamento de laboratórios. Para confirmar se o método de análise usado em um determinado laboratório está correto, são utilizados os chamados materiais de referência, ou seja, materiais dos quais se sabe exatamente a composição. Deste modo, se o resultado da análise de um material de referência é compatível com os valores já estabelecidos, sabe-se que o método é confiável. O Laboratório de Estudos em Materiais de Referência do GAPE é um dos laboratórios que tem estudado e produzido materiais de referência.

Em parceria com a Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental (Cetesb), órgão ligado à Secretaria do Meio Ambiente do governo paulista, Cassiana coordenou um estudo para produção de material de referência para o peixe. Por meio do projeto, foi determinada a concentração exata de elementos como arsênio, mercúrio, chumbo, entre outros.

Uma área em crescimento

Foto: Marcos Santos / USP Imagens
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Técnica pode ser utilizada para análise de madeira

Segundo a professora, os órgãos de fomento à pesquisa no Brasil vêm apostando no uso do laser na espectroscopia. “Até pouco tempo atrás, só tínhamos um ou dois grupos que trabalhavam com laser”, lembra. Cassiana conta que o professor Francisco José Krug, do Centro de Energia Nuclear na Agricultura (Cena) da USP, em Piracicaba, foi pioneiro no país no uso desse tipo de equipamento. A professora trabalhou alguns meses com Krug e deu continuidade ao tema ao entrar no IQ.

O crescimento dos grupos no país e do interesse na área levou o grupo a organizar o Workshop sobre Laser em Química Analítica, que acontece nos dias 29 e 30 de julho no Instituto para discutir as diversas técnicas que usam laser para fazer análise química.

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