Pesquisadores da Universidade de Adelaide, na Austrália, em parceria com a Universidade de St Andrews, na Escócia, desenvolveram um sistema a laser capaz de identificar compostos químicos dentro de garrafas de vidro lacradas sem a necessidade de abrir as embalagens. O método combina duas técnicas ópticas avançadas e pode tornar inspeções mais rápidas e seguras, ajudando a detectar bebidas adulteradas, substâncias perigosas, produtos falsificados e resíduos tóxicos sem danificar os recipientes.
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O estudo, publicado na revista Journal of Physics: Photonics, diz que, nos testes, a tecnologia detectou metanol em concentrações até dez vezes menores que o limite considerado seguro por normas internacionais. Segundo a pesquisa, o metanol é um álcool tóxico utilizado principalmente em processos industriais e não é usado na produção de bebidas alcoólicas para o consumo. O álcool presente nessas bebidas é o etanol. Quando há contaminação ou adulteração com metanol, a ingestão de bebidas pode causar intoxicação grave, danos à visão, cegueira e até morte.
Técnicas
De acordo com o químico Severino Alves Júnior, professor do Departamento de Química Fundamental da Universidade Federal de Pernambuco (UFPE) e membro da Academia Brasileira de Ciências (ABC), a tecnologia utiliza a espectroscopia Raman, uma técnica óptica que analisa a interação entre um feixe de laser e as moléculas presentes no líquido.
“Quando o laser atravessa a garrafa e incide sobre a bebida, uma pequena fração da luz é espalhada de forma característica pelas ligações químicas das moléculas. Esse espalhamento gera uma espécie de ‘impressão digital molecular’, permitindo identificar compostos específicos, como metanol e etanol”, explica o professor.
Segundo o químico, para conseguir analisar o líquido sem abrir a embalagem, o sistema junta duas estratégias ópticas. A primeira, chamada Wavefront Shaping (modelagem da frente de onda), utiliza um feixe de laser em formato cônico produzido por uma lente axicon. Essa configuração faz com que a maior parte da interação do laser ocorra dentro do líquido, reduzindo a interferência provocada pelo vidro da garrafa.
A segunda técnica, conhecida como Wavelength-Modulated Raman Spectroscopy (WMRS), consiste em pequenas variações no comprimento de onda do laser. Enquanto os sinais produzidos pelas moléculas acompanham essa modulação, a fluorescência causada pelo vidro e pela bebida permanece praticamente constante. Com o auxílio de um processamento estatístico chamado Análise de Componentes Principais (PCA), o sistema consegue separar o sinal químico dos ruídos e aumentar a sensibilidade da análise.
Ainda de de acordo com Severino, a tecnologia representa um avanço importante porque permite realizar testes sem destruir o produto ou a embalagem. “A possibilidade de analisar recipientes lacrados sem contato direto com o conteúdo pode trazer benefícios para áreas como fiscalização, segurança alimentar e controle de qualidade”, afirma.
Obstáculos
Para o professor, apesar dos resultados positivos em laboratório, ainda existem desafios antes que o sistema possa ser utilizado em larga escala. Um dos principais obstáculos é a redução do tamanho e do custo dos equipamentos. O protótipo utiliza componentes sofisticados, como um laser de Ti:Safira ajustável e um espectrômetro científico de alta resolução. "Será necessário desenvolver versões compactas, robustas e de menor custo para uso em campo”, destaca o químico.
Outro ponto que precisa ser aprimorado é a redução do tempo de aquisição das análises, para que a tecnologia possa ser aplicada em inspeções rápidas e em diferentes ambientes. No futuro, os cientistas também estudam aplicações para detectar resíduos de pesticidas em azeite de oliva e identificar perfumes falsificados. (Estagiária sob a supervisão de Marcelo Abreu)
Palavra de especialista
O etanol e o metanol são moléculas parecidas, mas que não são idênticas. Isso faz com que seus espectros de absorção/emissão de luz sejam diferentes. O espectro é o conjunto de comprimentos de onda que um átomo, molécula, substância, etc. Podem absorver/emitir. Assim, variando o comprimento de onda de um laser de prova e usando uma técnica precisa de espectroscopia, como Raman utilizada no artigo, eles conseguem identificar variações pequenas nesse espectro relacionadas à presença de metanol no whisky, por exemplo. Esse tipo de tecnologia pode ser, em princípio, entendida a qualquer substância, desde que o laser utilizado tenha um alcance no comprimento de onda, via modulação ou mudança do comprimento de espalhamento em si. O desafio para fazer um produto comercial, eu acredito, é ter uma fonte laser broadband compacta. Seria uma fonte laser com comprimento de onda ajustável, mas que fosse compacta. Normalmente, essas fontes de laser que tem um range amplo de frequências são muito grandes. Então, o sistema que eles podem desenvolver de modo comercial vai operar, normalmente, em uma faixa estrita de frequências. Se alguém quiser ampliar a aplicabilidade de testes baseados na mesma tecnologia do artigo, teria que conseguir utilizar fontes de laser variáveis. E, para um dispositivo, normalmente deverá ser pequeno.
Patrícia Castilho, professora do Instituto de Física da USP de São Carlos e pesquisadora apoiada pelo Serrapilheira
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