Calibração de Sensores de Baixo Custo para Monitoramento da Qualidade do Ar no Distrito Federal

Revisado por Cleisson Alves de Lima

Com as altas temperaturas, ar seco e de baixa qualidade, indústrias, carros e queimadas, o ar se enche de partículas prejudiciais, aumentando os riscos de problemas respiratórios e até de mortes de várias pessoas. Um dos métodos para monitorar essa poluição é por meio de sensores. No entanto, os custos de equipamentos precisos, capazes de detectar níveis de partículas nocivas com boa precisão, são muito elevados. Diante desse desafio, a Universidade de Brasília desenvolveu uma solução de monitoramento com sensores de baixo custo, que possibilita o acesso a dados ambientais de maneira mais acessível e eficiente, especialmente para áreas que carecem de infraestrutura de monitoramento tradicional.

O artigo "Calibração de Sensores de Baixo Custo para Monitoramento da Qualidade do Ar no Distrito Federal", escrito por Erick Frederico Kill Aguiar, Henrique Llacer Roig, Luís Henrique Mancini e Eduardo Neiva Caetano Botelho de Carvalho, publicado em 2015 no Journal of Environmental Protection, aborda o uso de sensores de baixo custo para monitoramento da qualidade do ar em Brasília, Distrito Federal. A pesquisa se concentra na calibração e validação desses sensores, que, por serem mais acessíveis financeiramente, oferecem uma alternativa aos métodos convencionais de monitoramento, os quais demandam alto investimento em manutenção e instalação.

O estudo destaca a importância do monitoramento da qualidade do ar em áreas urbanas, especialmente em países em desenvolvimento, onde a poluição atmosférica representa um risco direto à saúde, causando doenças respiratórias e cardiovasculares. Em muitas regiões, as redes de monitoramento são limitadas ou inexistentes, comprometendo a coleta de dados essenciais para políticas públicas de saúde. Além disso, os métodos convencionais de monitoramento, que utilizam estações fixas, apresentam desvantagens como baixa resolução espacial e altos custos de instalação e manutenção. Nesse contexto, o desenvolvimento de sensores portáteis e de baixo custo surge como uma alternativa para fornecer dados em tempo real com ampla cobertura.

Nos experimentos, foram escolhidas áreas-piloto internas e externas na área central de Brasília. Durante o estudo, utilizou-se um sistema geoespacial para gerenciar os dados de poluição coletados pelos sensores de baixo custo MiCS-5521, especificamente projetados para detectar gases como monóxido de carbono (CO) e compostos orgânicos voláteis (VOCs). Esses sensores foram submetidos a uma calibração rigorosa em laboratório, com a ajuda de um cilindro de CO e um regulador de pressão. Foram realizadas injeções volumétricas de CO em uma câmara de teste, observando-se uma relação inversa significativa entre o aumento do volume de CO e a resistência dos sensores. O processo de calibração consistiu em ajustar as leituras dos sensores através de modelos matemáticos para assegurar precisão nos dados de concentração dos poluentes.

Os resultados demonstraram que os sensores MiCS-5521 apresentaram alta correlação entre a resistência medida e o volume de CO injetado. O estudo identificou que, com o aumento do volume de injeção de CO, a resistência dos sensores diminuía, corroborando uma relação inversa entre essas variáveis. Testes de campo em pontos críticos, como a Rodoviária de Brasília, indicaram que os sensores captaram com precisão variações na concentração de CO, reforçando a aplicabilidade do sistema em áreas urbanas. Para melhor visualização dos dados coletados, foi desenvolvido um sistema WebGIS, onde as medições são exibidas em um mapa dinâmico, permitindo consultas e análises gráficas.

A pesquisa confirmou que os sensores de baixo custo calibrados podem ser eficazes para monitoramento ambiental em áreas urbanas. Embora apresentem limitações, como sensibilidade cruzada com outros gases, sua utilização em sistemas microcontrolados, aliados a algoritmos de calibração, pode representar uma alternativa viável para o monitoramento da qualidade do ar, especialmente em locais onde o custo dos métodos convencionais é proibitivo. O desenvolvimento do sistema WebGIS também contribuiu para facilitar o acesso e visualização dos dados, promovendo maior consciência ambiental.

Referência:

AGUIAR, Erick Frederico Kill; ROIG, Henrique Llacer; MANCINI, Luís Henrique; CARVALHO, Eduardo Neiva Caetano Botelho de. Low-cost sensors calibration for monitoring air quality in the Federal District—Brazil. Journal of Environmental Protection, v. 6, p. 173–189, 2015. Disponível em: http://dx.doi.org/10.4236/jep.2015.62019. Acesso em: 21 nov. 2024.