Projeto vai monitorar a qualidade do ar em Goiânia com uso de nariz eletrônico

Protótipo do nariz eletrônico em desenvolvimento por professores e alunos do Câmpus Goiânia do IFG

Projeto de iniciação científica em andamento no Câmpus Goiânia do Instituto Federal de Goiás (IFG) reúne professores e alunos dos cursos do bacharelado em Química e do técnico integrado em Eletrônica do Câmpus Goiânia e tem por objetivo construir um protótipo de um nariz eletrônico, que será utilizado no monitoramento da poluição do ar em Goiânia. O projeto de pesquisa teve início em abril deste ano e os pesquisadores trabalham no desenvolvimento de um sistema eletrônico para coleta e armazenamento de dados de sensores eletroquímicos de gases, temperatura e umidade.

A poluição do ar ou também chamada de poluição atmosférica ocorre pela introdução de qualquer substância que, devido a sua concentração, pode se tornar nociva à saúde e ao meio ambiente. A contaminação do ar pode ocorrer pela presença de gases, líquidos e partículas sólidas em suspensão, material biológico e até mesmo energia.

O objetivo da pesquisa é utilizar o nariz eletrônico na classificação e na identificação dos componentes da poluição atmosférica em algumas regiões urbanas da cidade de Goiânia, para investigar o tipo de poluição atmosférica principal. O projeto interdisciplinar é coordenado pelo professor da área de Química, Fernando Schimidt, e pelo docente da área de Eletrônica, Carlos Roberto da Silveira Júnior, ambos do Câmpus Goiânia do IFG.

O projeto conta com a participação de estagiários do curso técnico integrado em Eletrônica do Câmpus Goiânia: Victor Gabriel, Gabriel de Souza e Danilo Torres, que desenvolvem as atividades da pesquisa no câmpus e participam de todas as etapas do desenvolvimento do protótipo do nariz eletrônico, desde a definição dos componentes, projeto eletrônico, a programação do sistema, os testes preliminares e a montagem do produto final.

Protótipo 

Um dos coordenadores do projeto de pesquisa, o professor da área de Eletrônica, Carlos Roberto da Silveira Júnior, explica que, semelhante ao funcionamento do nariz humano, o nariz eletrônico fará uso de vários sensores eletrônicos funcionando como células olfativas. “O homem possui cerca de 6 milhões de células olfativas dentro do nariz, nos cachorros, existem entre 120 e 300 milhões. Nosso projeto conta com 10 sensores de gás que, juntos, podem permitir o reconhecimento de diferentes tipos de odores (ou gases) predominantes em um ambiente”.

Segundo o professor Carlos Roberto da Silveira Júnior, o protótipo do nariz eletrônico terá como estrutura física uma garrafa pet, e o sistema será constituído por um arranjo de sensores empregados na detecção de vapores e gases da família MQ (como Metano, Butano, Etanol, Ozônio, Dióxido de Carbono, dentre outros), bem sensores de temperatura e umidade, variáveis que podem influenciar na medição.

O dispositivo eletrônico utilizará também uma memória de celular para armazenamento de dados, um relógio de tempo real e poderá enviar os dados em tempo real para um celular via comunicação bluetooth, tendo uma autonomia de 6 horas de bateria.

Monitoramento 

De acordo com o professor da área de Química, Fernando Schimidt, o sistema funcionará de modo que os diferentes gases presentes no ar sejam captados por meio de respostas elétricas dos sensores, para, posteriormente, serem processados e codificados. Essas respostas elétricas serão analisadas e interpretadas, por meio de modelagem matemática baseada no método de análise de dados, que automatiza a construção de modelos analíticos, nomeado de Machine Learning.

“O sistema do nariz eletrônico faz uma medição de resistência elétrica para cada gás em faixas de valores distintas, isso que é a característica principal. Depois a gente vai colocar esses dados num modelo matemático que vai dizer, por exemplo, qual conjunto de números caracteriza um determinado gás”, esclarece o professor Fernando Schimidt.

Além da captação e distinção dos gases, almeja-se com o dispositivo eletrônico interpretar padrões dos gases analisados e, até mesmo, quantificar a concentração das substâncias presentes no ar, a partir da calibragem do protótipo, com objetivo de aplicar o nariz eletrônico no monitoramento da poluição do ar para classificar algumas regiões urbanas da cidade em relação ao tipo de poluição atmosférica principal, em praças e avenidas com diferentes volumes de tráfego de veículos.

Esse tipo de tecnologia inova ao possibilitar a medição indireta da poluição do ar. Segundo o professor Fernando Schimidt, diferentemente das medições convencionais de análise da poluição atmosférica que ocorrem a partir da montagem de reações químicas específicas em laboratórios (conhecidas como amostradores passivos), o nariz eletrônico realiza os mesmos procedimentos num tempo menor.

O dispositivo pode ser aplicado na medição da poluição do ar tanto em ambientes externos quanto em espaços internos, como escritórios e laboratórios, ajudando também na detecção de gases em ambientes fechados, monitorando, por exemplo, a salubridade do ar em recintos laborais.

O protótipo, que está sendo desenvolvido, tem um baixo custo, em torno de R$ 800, que foram investidos pelos próprios pesquisadores para a aquisição da placa Arduíno e dos sensores eletrônicos de gases.

Os testes preliminares com o protótipo, realizados no laboratório de Química do Câmpus Goiânia, mostram que o modelo respondeu satisfatoriamente às primeiras experiências de identificação dos gases. “Nos testes que fizemos foram identificados Monóxido de carbono, Dióxido de Carbono, Gás Hidrogênio, Gás Amônia, Gás Ozônio, que são poluentes e temos eles presentes em baixas concentrações na atmosfera em Goiânia. Esses poluentes são subprodutos de processos industriais e também oriundos dos motores a combustão, por exemplo, em caminhões e ônibus, eu consigo detectar alguns destes poluentes com esses sensores”, afirma o professor Fernando Schimidt.

A previsão é que o projeto de pesquisa tenha a duração de 1 ano. Após a conclusão do nariz eletrônico e dos testes preliminares, as próximas etapas da pesquisa serão realizar as medições da poluição do ar em praças e algumas avenidas de Goiânia.

Coordenação de Comunicação Social do Câmpus Goiânia.