Publicação: Desenvolvimento de plataforma IoT de baixo custo para monitoramento de poluentes atmosféricos utilizando veículos aéreos
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CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
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A determinação de compostos gasosos na atmosfera é uma tarefa desafiadora devido à faixa de concentração reduzida em que esses são encontrados e a presença de múltiplos interferentes. Além disso, o monitoramento do ar envolve uma questão logística, principalmente quando se considera áreas com pouca acessibilidade ou a necessidade de amostragem vertical. Neste trabalho, é apresentado um laboratório analítico miniaturizado, impresso em 3D, totalmente integrado a um drone (Lab-on-a-drone) dedicado ao monitoramento de H2S gasoso. A plataforma analítica portátil utiliza a abordagem da internet das coisas (IoT), permitindo a amostragem, determinação e transmissão dos resultados da concentração de H2S de maneira automatizada. O método analítico empregado foi baseado na reação entre o reagente acetato de fluoresceína de mercúrio (AFM) e H2S, que resulta na supressão da fluorescência em 525 nm. Uma microbomba de 5V fornece fluxo de ar constante de 50 mL min-1 e foi empregada para amostragem do ar em um frasco contendo 800 µL do reagente. A medida de fluorescência foi obtida usando um LED com emissão em 470 nm e um detector de luz digital miniaturizado. O método químico permitiu a detecção de H2S na faixa de 15 a 200 ppbv, com reprodutibilidade de 6% para um tempo de amostragem de 10 min e limite de detecção de 9 ppbv. Sensores de umidade e temperatura foram empregados para fornecer informações adicionais sobre as condições ambientais. Todos os dispositivos foram programados e controlados por meio de um Arduino alimentado por uma bateria portátil e os resultados foram transmitidos para um smartphone via Bluetooth. O dispositivo proposto resultou em um peso de 300 g e um custo total de aproximadamente de 300 BRL. A plataforma foi usada para monitorar a concentração de H2S em diferentes intervalos ao lado de uma estação de tratamento de águas residuais nos níveis de solo e vertical (10 e 20 metros). A capacidade de executar todas as etapas analíticas no mesmo dispositivo, os requisitos de baixa energia, o baixo peso e a conexão de módulos de transmissão de dados oferecem novas possibilidades para sistemas analíticos baseados em drones para monitoramento da poluição do ar.
Abstract
A determinação de compostos gasosos na atmosfera é uma tarefa desafiadora devido à faixa de concentração reduzida em que esses são encontrados e a presença de múltiplos interferentes. Além disso, o monitoramento do ar envolve uma questão logística, principalmente quando se considera áreas com pouca acessibilidade ou a necessidade de amostragem vertical. Neste trabalho, é apresentado um laboratório analítico miniaturizado, impresso em 3D, totalmente integrado a um drone (Lab-on-a-drone) dedicado ao monitoramento de H2S gasoso. A plataforma analítica portátil utiliza a abordagem da internet das coisas (IoT), permitindo a amostragem, determinação e transmissão dos resultados da concentração de H2S de maneira automatizada. O método analítico empregado foi baseado na reação entre o reagente acetato de fluoresceína de mercúrio (AFM) e H2S, que resulta na supressão da fluorescência em 525 nm. Uma microbomba de 5V fornece fluxo de ar constante de 50 mL min-1 e foi empregada para amostragem do ar em um frasco contendo 800 µL do reagente. A medida de fluorescência foi obtida usando um LED com emissão em 470 nm e um detector de luz digital miniaturizado. O método químico permitiu a detecção de H2S na faixa de 15 a 200 ppbv, com reprodutibilidade de 6% para um tempo de amostragem de 10 min e limite de detecção de 9 ppbv. Sensores de umidade e temperatura foram empregados para fornecer informações adicionais sobre as condições ambientais. Todos os dispositivos foram programados e controlados por meio de um Arduino alimentado por uma bateria portátil e os resultados foram transmitidos para um smartphone via Bluetooth. O dispositivo proposto resultou em um peso de 300 g e um custo total de aproximadamente de 300 BRL. A plataforma foi usada para monitorar a concentração de H2S em diferentes intervalos ao lado de uma estação de tratamento de águas residuais nos níveis de solo e vertical (10 e 20 metros). A capacidade de executar todas as etapas analíticas no mesmo dispositivo, os requisitos de baixa energia, o baixo peso e a conexão de módulos de transmissão de dados oferecem novas possibilidades para sistemas analíticos baseados em drones para monitoramento da poluição do ar.
Palavras-chave
Sistema baseado em Arduino, Instrumentação Analítica de baixo custo, Análise on-line, Sulfeto de Hidrogênio
Citação
LEAL, Vanderli Garcia. Desenvolvimento de plataforma IoT de baixo custo para monitoramento de poluentes atmosféricos utilizando veículos aéreos. 2025. 97 f. Tese (Doutorado em Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2025. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2025.501