Czujnik do wykrywania gazowego nadtlenku wodoru. Badania chemików UŁ ze Słowenią

Nadtlenek wodoru (H2O2) ma szerokie zastosowanie m.in. w przemyśle farmaceutycznym, chemicznym czy spożywczym. Jest ważną substancją, którą należy monitorować, zwłaszcza w związku z ryzykiem zawodowym w branżach, w których jest najczęściej wykorzystywany. Chemicy z Uniwersytetu Łódzkiego, wraz z Narodowym Instytutem Chemicznym ze Słowenii, z nowym rokiem zaczynają badania nad opracowaniem przenośnych, szybkich i niezawodnych elektrochemicznych czujników gazowego nadtlenku wodoru (H2O2), zdolnych do wykrywania w miejscu występowania.

Schemat ideowy układu trójfazowego jako systemu detekcyjnego dla gazowego H2O2; WCH UŁ

Chemicy z UŁ poprawią bezpieczeństwo ludzi 

Nadtlenek wodoru spotykamy najczęściej jako środek antyseptyczny, dezynfekujący oraz sterylizujący. Jest głównym składnikiem popularnej wody utlenionej, wybielaczy czy perhydrolu. Nadtlenek wodoru o stężeniu 85–98% stosowany jest również jako utleniacz paliwa rakietowego oraz paliwa do okrętów podwodnych. Co ciekawe, roztwór 60% był używany już podczas II wojny światowej przez Niemców w rakietach V2 i samolotach Messerschmitt Me 163 (pod kryptonimem T-Stoff i innymi) oraz okrętach podwodnych i torpedach (pod kryptonimem Ingolin, Aurol i innymi). 

H2O2 znajduje również wiele innych zastosowań w przemyśle chemicznym, spożywczym i papierniczym. Używa się go do oczyszczania ścieków, syntezy organicznej i nieorganicznej oraz jako skutecznego środka dezynfekującego.

Powszechne wykorzystywanie nadtlenku wodoru niesie ze sobą niestety ryzyko. Podwyższone stężenie gazowego H2O2 w wydychanym powietrzu wiąże się z możliwością wystąpienia u ludzi niektórych ciężkich chorób, takich jak np., rak płuc i astma. Innym przykładem jest niewłaściwe wykorzystanie H2O2 do produkcji improwizowanych ładunków wybuchowych. Zarówno przemysł, jak i świat naukowy, nie dysponują jednak, jak do tej pory, prostymi czujnikami umożliwiającymi szybkie wykrycie H2O2 w fazie gazowej. Z odpowiedzią przychodzą naukowcy z Wydziału Chemii Uniwersytetu Łódzkiego.

Czujniki do detekcji nadtlenku wodoru. Prace naukowców z UŁ i Słowenii

Zwycięski projekt umożliwiający podjęcie prac nad detektorami, nosi tytuł „Elektrochemiczne sensory gazowe do detekcji nadtlenku wodoru” i został wyłoniony w ramach konkursu OPUS 20 + LAP Narodowego Centrum Nauki. Badania są realizowane we współpracy z partnerem ze Słowenii (National Institute of Chemistry) pod kierownictwem prof. Valentina Mircheskiego z Wydziału Chemii UŁ.

W projekcie skoncentrujemy się na opracowaniu przenośnych, szybkich i niezawodnych elektrochemicznych czujników gazowego nadtlenku wodoru (H2O2), zdolnych do wykrywania w miejscu występowania 

tłumaczy dr Dariusz Guziejewski z Wydziału Chemii UŁ.  

Czujniki do wykrywania gazowego nadtlenku wodoru będą zaprojektowane jako małe urządzenia przenośne, łatwe do zainstalowania w pomieszczeniach lub na zewnątrz. Badacze zakładają, że opracowany system detekcji gazowego H2O2 będzie miał wiele zastosowań, znacząco tym samym poprawiając jakość życia ludzi i ich bezpieczeństwo. 

Projekt łączy słoweńską grupę badawczą z Narodowego Instytutu Chemii, doświadczoną w elektrochemicznej detekcji gazów oraz polską grupę z Wydziału Chemii Uniwersytetu Łódzkiego, mającą doświadczenie w opracowywaniu nowoczesnych technik elektrochemicznych do zaawansowanych badań w zakresie mechanizmów i kinetyki reakcji elektrodowych oraz analitycznego oznaczania substancji na poziomach śladowych. 

Będziemy łączyć eksperymentalną, łatwą do zastosowania pracę oraz fundamentalne, poparte teoretycznie badania, aby osiągnąć ostateczny cel, tj. przygotowanie wydajnego i prostego czujnika elektrochemicznego do wykrywania H2O2 w fazie gazowej 

podsumowuje dr Dariusz Guziejewski z Wydziału Chemii UŁ.  

Badania finansowane z konkursu OPUS 20 + LAP NCN

Projekt p.t. „Elektrochemiczne sensory gazowe do detekcji nadtlenku wodoru” znalazł się na bardzo wysokim, drugim miejscu listy rankingowej w panelu ST4, sporządzonej przez ekspertów Narodowego Centrum Nauki. Na jego realizację uzyskano finansowanie w wysokości ponad 1 mln 217 tys. zł.

OPUS 20 + LAP jest konkursem na projekty badawcze, w tym finansowanie zakupu lub wytworzenia aparatury naukowo-badawczej niezbędnej do realizacji tych projektów. Jest to również konkurs, w którym naukowcy na wszystkich etapach kariery mogą ubiegać się o finansowanie projektów realizowanych we współpracy międzynarodowej w oparciu o Lead Agency Procedure (LAP), gdzie Narodowe Centrum Nauki pełni rolę agencji wiodącej.

Materiał źródłowy: dr Dariusz Guziejewski z WCH UŁ, Wikipedia; redakcja: Honorata Ogieniewska z Centrum Promocji UŁ