Pesquisadores da Universidade de Warwick, no Reino Unido, desenvolveram um novo método capaz de prever com precisão como nanopartículas de formato irregular se deslocam pelo ar. Essas partículas representam uma das principais categorias de poluentes atmosféricos e, até agora, sempre foram um desafio para a modelagem científica devido à complexidade de suas formas.
A nova abordagem é a primeira a combinar simplicidade e capacidade preditiva, permitindo calcular o movimento das partículas sem recorrer a hipóteses excessivamente complexas ou ajustes empíricos. O avanço pode trazer impactos significativos para estudos sobre qualidade do ar, saúde pública e processos atmosféricos.
Todos os dias, seres humanos inalam milhões de partículas microscópicas, como fuligem, poeira, pólen, microplásticos, vírus e nanopartículas sintéticas. Algumas delas são pequenas o suficiente para penetrar profundamente nos pulmões e até alcançar a corrente sanguínea. Diversos estudos associam a exposição prolongada a essas partículas a doenças cardiovasculares, AVC e diferentes tipos de câncer.
Apesar disso, a maioria dos modelos matemáticos usados para estudar aerossóis ainda parte de uma simplificação importante: assume que as partículas têm formato perfeitamente esférico. Na realidade, a maior parte das partículas em suspensão no ar apresenta formas irregulares, o que limita a precisão das previsões feitas pelos modelos tradicionais.
Uma equação antiga, repensada para a ciência moderna
O novo método foi apresentado pelo professor Duncan Lockerby, da Escola de Engenharia da Universidade de Warwick, e publicado no periódico Journal of Fluid Mechanics Rapids. O estudo revisita e atualiza uma equação com mais de 100 anos, preenchendo uma lacuna histórica na ciência dos aerossóis.
Segundo Lockerby, a motivação foi direta: melhorar a capacidade de prever o movimento de partículas reais. Ao tornar um modelo clássico aplicável a formas complexas, o trabalho amplia o alcance das previsões em áreas como poluição do ar, transmissão de doenças e química atmosférica.
Corrigindo uma limitação histórica da física de aerossóis
A pesquisa se baseia em uma nova análise do chamado fator de correção de Cunningham, introduzido em 1910 para explicar como o arrasto em partículas muito pequenas difere do comportamento previsto pela mecânica clássica dos fluidos. Na década de 1920, o físico Robert Millikan refinou essa formulação, mas uma correção mais geral acabou sendo deixada de lado.
Como consequência, as versões posteriores do fator de Cunningham ficaram restritas a partículas esféricas. O trabalho de Lockerby resgata a ideia original e a amplia, introduzindo um “tensor de correção” que considera o arrasto e a resistência em partículas de praticamente qualquer formato, como discos finos ou estruturas altamente irregulares.
Um dos pontos centrais do método é que ele não depende de parâmetros ajustados empiricamente, o que aumenta sua robustez e aplicabilidade.
Impactos para poluição, clima e saúde
A nova estrutura teórica oferece uma base mais confiável para compreender como partículas em suspensão se movem em diferentes contextos científicos. Entre as aplicações estão o monitoramento da qualidade do ar, a modelagem climática, a nanotecnologia e a medicina.
Com previsões mais realistas, os cientistas podem aprimorar modelos de dispersão de poluentes urbanos, entender melhor o deslocamento da fumaça de incêndios florestais ou das cinzas vulcânicas e otimizar o uso de nanopartículas em aplicações industriais e médicas.
Para avançar na validação do modelo, a Escola de Engenharia da Universidade de Warwick investiu em um novo sistema de geração de aerossóis de última geração. A infraestrutura permitirá a criação e o estudo controlado de partículas não esféricas, aproximando a teoria das aplicações práticas.
O professor Julian Gardner, que colabora com Lockerby, destaca que a nova instalação ajudará a transformar o avanço teórico em ferramentas concretas para pesquisas ambientais e tecnológicas.
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