Enormes quantidades de metano estão presas no fundo dos oceanos em todo o mundo. O Centro Helmholtz de Pesquisa Polar e Marinha (AWI) do Instituto Alfred Wegener está usando um espectrômetro de massa subaquático (UWMS) para investigar fontes de metano. Com sua precisão e velocidade de medição, o sistema contribui significativamente para a estabilidade dos dados e facilidade de uso, escreve a empresa alemã de medição e tecnologia de sensores Inficon.

O metano é um gás de efeito estufa prejudicial. Devido aos efeitos do ponto de inflexão, como a decomposição de hidratos de gás nos oceanos, ele é cada vez mais liberado na atmosfera. Nos sistemas aquáticos, por exemplo, o metano pode atingir a superfície através de fissuras nos sedimentos. Outra fonte submarina de metano é a decomposição microbiana de material orgânico nas camadas inferiores de sedimentos. Como resultado das alterações climáticas, os sedimentos marinhos estão a aquecer e a libertar gases com efeito de estufa. A questão chave é: quanto metano é libertado na atmosfera e acelera o aquecimento global?

Localização de vazamentos de metano
O uso in-situ de um espectrômetro de massa subaquático é adequado para localizar fontes submarinas. As principais vantagens são o curto tempo de resposta em concentrações elevadas e a taxa de medição de concentrações de gases dissolvidos até 750 vezes maior em comparação com outros métodos. Quanto maior a densidade dos dados, mais preciso será o mapeamento das fontes de metano.

O UWMS consiste em um sistema de entrada de membrana para amostragem e uma unidade sensora na qual são medidos os gases solúveis em água e os hidrocarbonetos leves. O núcleo do sensor é um espectrômetro de massa. Os grupos de pesquisa que contam com o Transpector® CPM para pesquisa incluem o Alfred Wegener Institute Helmholtz Center for Polar and Marine Research (AWI). Com a sua precisão e velocidade, o sistema INFICON contribui significativamente para a estabilidade dos dados e a facilidade de utilização, afirma a Inficon.

Expedição no Atlântico Sul
Em dezembro de 2022, o navio de pesquisa Polarstern explorou fontes de metano no Atlântico Sul usando um espectrômetro de massa subaquático. A bordo: o cientista Dr. Torben Gentz, que está envolvido no projeto UWMS no Departamento de Geoquímica Marinha da AWI desde 2005. O sistema atual tem pouco a ver com o dispositivo original. Por exemplo, o sistema de controle e as bombas de vácuo são novos. “Mas o único componente restante é o Transpector® CPM da INFICON”, diz Gentz.

Segundo o Dr. Torben Gentz, a proporção de metano que atinge a atmosfera é crucial para a pesquisa. Quanto mais densos os pontos de liberação de gases na superfície da água e quanto menos a coluna de água acima deles estiver coberta por diferentes massas de água, mais metano penetra na superfície. A recolha e tratamento dos dados é fundamental, pois alimenta o Relatório de Avaliação do Painel Intergovernamental sobre Alterações Climáticas (IPCC). Em última análise, são necessários métodos de medição fiáveis ​​para determinar o papel dos oceanos no sistema climático global.

Outras aplicações: produção de semicondutores
Os sistemas Transpector Compact Process Monitor (CPM) também são usados ​​na produção de semicondutores, para monitoramento e controle de processos, bem como monitoramento de contaminação. E também são usados ​​em química, análise de materiais e física. A vantagem da fonte de íons fechada vem por si só [em algumas dessas áreas], sugere o grupo, pois pode ser usada para ionizar diretamente no vácuo do processo (pressão do processo) ou a uma pressão muito mais alta do que com uma fonte de íons aberta . Um sistema de bomba diferencial, conforme instalado no CPM, é um pré-requisito. Isto pode ser complementado por um sistema de entrada variável e comutável que pode ser usado para cobrir uma ampla faixa de pressão de análise, da atmosfera ao alto vácuo.

Certas aplicações – como o AWI – também aproveitam a fonte fechada de íons. Aqui, o gás do processo é ionizado a uma pressão mais alta do que com uma fonte de íons aberta. É alcançado um maior rendimento de íons – um maior número de partículas carregadas, que podem ser separadas no quadrupolo de acordo com sua relação massa-carga e exibidas. “O resultado é uma declaração muito mais precisa e detalhada para processamento posterior em pesquisa ou controle de processos”, disse Steffen Tippmann.

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• Fonte: https://envirotecmagazine.com/2024/02/27/exploring-underwater-methane-sources-with-mass-spectrometry/