Todos os anos morrem 8,1 milhões de pessoas no mundo por poluição do ar, onde se encontram nanopartículas tão pequenas que escapam das defesas do corpo humano.
Diante disso, uma equipe da Universidade de Warwick, Inglaterra, desenvolveu uma ferramenta matemática capaz de prever com precisão como essas partículas se movem no ar.
Este avanço é fundamental porque pode mudar as bases para estudar a poluição atmosférica e proteger a saúde pública.
A pesquisa, liderada por Duncan Lockerby da Escola de Engenharia da Universidade de Warwick e publicada no Journal of Fluid Mechanics Rapids, apresenta um modelo matemático inovador.
Este estima a trajetória e o comportamento de nanopartículas de qualquer forma no ar.
As aplicações do modelo que mede a poluição do ar
O modelo, já disponível como código para Matlab, pode ser aplicado em laboratórios e indústrias em todo o mundo.
Seu impacto prático é variado: permite antecipar a dispersão de poluentes em cidades, o deslocamento de cinzas, fumaça de incêndios e o comportamento de medicamentos baseados em nanopartículas.
O método também oferece novas respostas aos sistemas que monitoram a qualidade do ar.
Além disso, a Universidade de Warwick abriu um laboratório que permitirá experimentar com partículas de diferentes formas sob condições controladas.
Os pesquisadores sugeriram usar o modelo em estudos ambientais, desenvolvimento de tecnologias seguras e elaboração de regulamentações sobre ar limpo.
No entanto, esclareceram que o método ainda deve ser testado para partículas com formas mais extremas e para casos onde interagem muitas partículas.
Lockerby destacou que os resultados “representam um avanço importante tanto para a saúde ambiental como para a ciência de aerossóis”.
Por que as formas das partículas importam
Milhões de nanopartículas flutuam diariamente no ar: fuligem, poeira, pólen, microplásticos e vírus.
Seu tamanho diminuto lhes permite chegar a zonas profundas dos pulmões e acessar a corrente sanguínea.
Até agora, os cálculos científicos supunham que todas as partículas eram esferas, porque assim os modelos matemáticos resultam mais simples.
Mas esta visão deixa de fora quase toda a diversidade de formas presentes na vida real, onde as partículas têm bordas, superfícies e geometrías irregulares.
Estas simplificações impedem antecipar com precisão como se distribuem e acumulam os poluentes que mais preocupam a saúde pública.
“A motivação era simples: se podemos prever com precisão como se movem partículas de qualquer forma, podemos melhorar significativamente os modelos de poluição do ar“, afirmou Lockerby.
A fórmula centenária adaptada para medir a poluição do ar
O modelo toma como base a fórmula matemática criada em 1910 pelo físico John Cunningham, conhecida como o “fator de correção de Cunningham”.
Esta equação permite calcular como a resistência do ar afeta partículas diminutas.
Robert Millikan, Nobel de Física, adaptou essa equação para esferas, mas deixou de fora outras formas.
A equipe de Lockerby recuperou o conceito original e o expandiu para que sirva para qualquer geometria.
O modelo usa um “tensor de correção”, um tipo de fórmula matemática que permite calcular as forças e a resistência que enfrentam as partículas de todas as formas, sem depender de dados experimentais prévios ou simulações longas e custosas.
A equipe comprovou a solidez do método ao comparar os resultados com dados de laboratório.
Com partículas esféricas, a margem de erro foi inferior a 4%. Lockerby destacou que “oferece o primeiro quadro para prever com precisão como viajam as partículas não esféricas pelo ar“.
Assim, este desenvolvimento chega em um momento crítico, quando a poluição do ar continua sendo uma das principais preocupações de saúde pública global, segundo dados da ONU de 2021.
