O robô pesquisador químico

A indústria 4.0, geralmente, estão relacionadas com a automação de linhas de montagem de carros, eletroeletrônica, entre outras. No caso da química, a indústria 4.0 pode ser usada na pesquisa química. Embora existam muitos casos, por exemplo, de síntese orgânica automatizados, a pesquisa química baseada na indústria 4.0 parece que ficou trás.

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No caso do pesquisador Andrew Cooper e colaboradores (Universidade de Liverpool, Liverpool, Reino Unido), o atraso dos princípios da revolução da indústria 4.0. Eles desenvolveram um robô móvel autônomo que pode trabalhar em um laboratório convencional. Para que o robô funcionasse no laboratório Andrew e seus colaboradores usaram a inteligência artificial (IA) para automatizar experimentos químicos.

A equipe de pesquisadores usou um braço de robô montado em uma base móvel e equipado com uma pinça multiuso. A altura e o alcance do robô são semelhantes aos de um humano, o que lhe permite trabalhar em um laboratório padrão não modificado. O robô navega no laboratório usando scanners a laser. Com ajuda de sensores e uma base de dados o robô pode executar manipulações usuais de um laboratório de química.

Os pesquisadores usaram o robô para procurar sistemas aprimorados de fotocatalisadores de semicondutores para separação de água. Esses catalisadores geralmente requerem um “limpador de buracos” para produzir hidrogênio a partir da água. As aminas orgânicas geralmente têm sido usadas para isso, mas são irreversivelmente decompostas na reação. A equipe tentou encontrar catadores de buracos alternativos.

Para isso, o robô operou uma estação de distribuição de sólidos que pesa o fotocatalisador em frascos de amostras, uma estação de distribuição de líquidos para adicionar soluções dos candidatos a furos, uma estação de fechamento para fechar os frascos, uma estação de sonificação que dispersa o sólido em a solução e uma estação de fotólise em que as amostras são irradiadas com luz. Finalmente, o robô usou uma estação de cromatografia em fase gasosa para quantificar o hidrogênio produzido e, em seguida, armazenou as amostras.

Após uma triagem inicial de 30 candidatos, a equipe usou um algoritmo de busca bayesiano para otimizar várias variáveis do sistema catalítico ao mesmo tempo. Com base nesse algoritmo, o robô realizou autonomamente 688 experimentos em oito dias. O desempenho catalítico foi aprimorado por um fator de seis. Os pesquisadores estimam que um pesquisador humano usando uma abordagem manual pode precisar de meses para realizar uma investigação detalhada da mesma forma. Embora o fluxo de trabalho da equipe tenha demorado muito para ser configurado (cerca de dois anos), os pesquisadores apontam que os protocolos desenvolvidos podem ser transferidos para outros laboratórios e pesquisar problemas muito mais rapidamente. Em muitos casos, o robô pode usar equipamento de laboratório padrão, por isso deve ser fácil adicionar mais estações e instrumentos.

Fonte:

ChemistryViews