La investigadora, a cargo del proyecto europeo INTASENSE en España, desarrolla con su equipo baratos sensores miniaturizados para una ‘ventilación inteligente’ en interiores
Actualmente, en el interior de los edificios, convivimos con múltiples elementos que amenazan la calidad del aire que respiramos. Aún así, pasamos gran parte de nuestro tiempo dentro de ellos. Para tratar de controlar este riesgo, y en el marco de un proyecto europeo bautizado como INTASENSE, se ha desarrollado un sistema barato y compacto para medir la calidad del aire en interiores: se trata de unos sensores miniaturizados fabricados con nanoestructuras, y que funcionan como pequeñas “narices electrónicas”. Sus señales ayudarán a conseguir una ventilación inteligente. Por Yaiza Martínez.
Para tratar de controlar esta riesgo, y en el marco de un proyecto europeo bautizado como INTASENSE, que ahora finaliza, se ha desarrollado un sistema barato y compacto para medir la calidad del aire en interiores.
Se trata de unos sensores miniaturizados de bajo coste e instalables en todas las dependencias de cualquier edificio, que permiten monitorizar gases y vapores tóxicos; así como la cantidad de partículas en suspensión. Estos sensores funcionan, por tanto, como pequeñas “narices electrónicas” cuyas señales pueden ser utilizadas como indicadores de la calidad del aire. Si los sensores se unen al sistema de aire acondicionado, también pueden ayudar a mantener una ‘ventilación inteligente’ en interiores, que se vaya regulando en función de las características del aire analizado.
La responsable del proyecto INTASENSE en España es la investigadora en microelectrónica y microsistemas del Centro de Estudios e Investigaciones Técnicas (CEIT) de la Universidad de Navarra, Gemma García Mandayo. En la siguiente entrevista, García Mandayo explica a Tendencias21 las características técnicas de dichos sensores, así como sus aplicaciones.
En la página del proyecto INTASENSE leemos que este busca asegurar la calidad del aire en interiores, “particularmente en relación con edificios energéticamente eficientes”. ¿Cuál es esa relación entre ambos conceptos?
Los edificios energéticamente eficientes están diseñados para «perder» la menor cantidad de calor posible. Esto significa que utilizan ventanas de doble cristal, aislamientos de alta calidad u otros elementos que sellan los edificios y evitan las pérdidas de calor.
Pero esto en muchas ocasiones significa que la calidad del aire que se respira se puede ver reducida. Por este motivo, y sobre todo en aquellos casos en los que la ventilación se realiza mediante sistemas de aire acondicionado, es importante que la entrada de aire fresco se regule no sólo en función de la temperatura o la humedad ambiental, sino también en función de la calidad del aire.
En primer lugar, es necesario tener en cuenta la cantidad de dióxido de carbono en el ambiente, que será mayor cuanto más ocupantes haya en el recinto, ya que es un producto de la respiración. Pero también existen otros contaminantes, procedentes de productos de limpieza, barnices, pinturas, muebles u otros elementos habituales en interiores, que pueden resultar peligrosos para la salud. Este es el caso por ejemplo del formaldehído, uno de los compuestos tóxicos con los que se ha trabajado en el proyecto.
INTASENSE ha reunido a ocho grupos de cinco países europeos (Reino Unido, Holanda, Suiza, Alemania y España). En nuestro país, concretamente, el CEIT-IK4 ha desarrollado para este proyecto unos sensores conductométricos que detectan los compuestos tóxicos del aire que respiramos en interiores. ¿En qué consiste esta tecnología?
Esta tecnología consiste en utilizar materiales denominados quimiorresistivos, es decir, cuya resistencia varía en presencia de los gases tóxicos. Estos materiales son en general óxidos semiconductores tales como el óxido de zinc o el óxido de estaño. Este fenómeno se produce a altas temperaturas, por lo que el sensor incluye en su diseño un calefactor miniaturizado para calentar el material hasta la temperatura necesaria, que suele estar en torno a los 300ºC.
Por una parte se han elegido las técnicas de fabricación de película delgada, las mismas que se utilizan en la fabricación de circuitos integrados, que permiten una reducción de tamaños y por tanto la obtención de más dispositivos en el mismo espacio.
Por otra parte, se ha optado por elegir un diseño sencillo del sensor, en el que en un mismo paso de la fabricación se pueden obtener varios elementos, con lo que también se han reducido costos de fabricación.
¿Este tipo de sensores son más necesarios hoy día que en épocas anteriores?
En la actualidad está comprobado que en los países desarrollados la población pasa más del 80% de su tiempo en el interior de edificios. Por este motivo, el respirar un aire saludable en interiores cobra especial relevancia en la época actual, de cara a reducir las enfermedades relacionadas con una mala calidad de aire (principalmente de tipo respiratorio y alérgico) y como consecuencia también reducir los costos tanto en los sistemas de salud como en las empresas, por las bajas laborales.
¿Cree que se comercializarán en un futuro próximo?
Aunque ya hay algunos dispositivos de este tipo en el mercado, los dispositivos desarrollados han mejorado ciertos aspectos en la fabricación, pero también en la detección, haciendo posible medir concentraciones más bajas de los compuestos tóxicos, por lo que actualmente estamos estudiando las posibles patentes con las que se podría proteger el dispositivo desarrollado de cara a su futura explotación como producto.
¿Están pensados para algún tipo de edificio concreto?
La idea inicial del proyecto era utilizar el dispositivo de medida de calidad de aire en conjunto con el sistema de aire acondicionado del edificio, para llevar a cabo una «ventilación inteligente». Pero en edificios en los que no haya aire acondicionado, el dispositivo se podría usar para informar a los usuarios sobre la calidad ambiental.
Usted está especializada en tecnología de microsistemas aplicada a dispositivos de detección de sustancias químicas, ¿cuáles son los últimos avances en este campo? ¿Cree que ha habido alguno especialmente relevante?
La detección de sustancias químicas es un campo muy amplio dentro de la tecnología de microsistemas. Centrándome en los detectores conductométricos, ya hay trabajos en los que se estudia por ejemplo el uso de nanotubos de carbono o graneo para la detección de sustancias químicas.
Su ventaja en este ámbito sería que no precisarían de una alta temperatura de funcionamiento, lo cual supondría una ventaja tanto en términos de reducción consumo como de funcionamiento del dispositivo a largo plazo, ya que se evitarían envejecimientos del material por estar sometido a altas temperaturas durante períodos de tiempo prolongados.
Otro campo que está siendo muy explorado es la explotación de las propiedades de los materiales a escala nanométrica para mejorar las prestaciones de los sensores. En este sentido, nuestro grupo ha desarrollado técnicas de fabricación para nanoestructuras de óxido de zinc y óxido de estaño (nanohilos, nanoagujas) para su uso en este tipo de sensor.
¿En qué posición se encuentra España en este campo de investigación, con respecto a otros países?
España tiene grupos de trabajo que compiten en resultados al mismo nivel que otros grupos europeos (Italia, Alemania, Francia), asiáticos (Japón, Corea) o de Estados Unidos, como se puede ver por el número y calidad de las publicaciones en revistas científicas de este ámbito de trabajo.