Nome do Projeto
Desenvolvimento de Amostradores Passivos para Monitoramento da Qualidade do Ar
Ênfase
Pesquisa
Data inicial - Data final
20/04/2020 - 05/08/2024
Unidade de Origem
Coordenador Atual
Área CNPq
Engenharias
Resumo
O aumento da população em conjunto com a intensificação de atividades industriais e automóveis em centros urbanos tem causado preocupações acerca da presença de poluentes atmosféricos. Segundo a resolução CONAMA 491/2018, poluentes atmosféricos são qualquer forma de matéria em quantidade, concentração, tempo ou outras características, que tornem ou possam tornar o ar impróprio ou nocivo à saúde, inconveniente ao bem-estar público, danoso aos materiais, à fauna e flora ou prejudicial à segurança, ao uso e gozo da propriedade ou às atividades normais da comunidade. Dentre os poluentes gasosos e sólidos mais comuns que podem afetar a qualidade do ar destacam-se o monóxido de carbono (CO), o dióxido de carbono (CO2), o óxidos de nitrogênio (NOx), o dióxidos de enxofre (SO2), materiais particulado (MP) e fuligens. Nesse contexto, esforços têm sido realizados no sentido de identificar e quantificar esses poluentes.
Normalmente, o monitoramento de compostos gasosos do ar envolve a aplicação de técnicas ativas. Entretanto, estas fazem uso de propulsão para coleta de amostras do ar, o que acaba torna a análise cara. Nesse sentido, o projeto visa desenvolver amostradores, de baixo custo, visando a quantificação de gases poluentes troposféricos, como o SO2, NO2 e O3. Os amostradores desenvolvidos serão baseados na lei de difusão de Fick, o qual permite estimar a concentração de gás após um período de exposição com o ar dos amostradores.
Objetivo Geral
Avaliar e verificar a viabilidade do uso de um amostrador passivo para os poluentes atmosféricos NO2, SO2 e O3, possibilitando seu uso em estudos de monitoramento ambiental do ar.
Objetivos Específicos:
i) Avaliar metodologia de amostragem passiva para quantificar os poluentes SO2, NO2 e O3 em pontos específicos da cidade de Pelotas;
ii) Avaliar metodologia de análise e caracterização de Material Particulado;
iii) Comparar o valores obtidos com as legislações vigentes relacionadas a poluição do ar;
iv) Realizar o monitoramento da qualidade do ar e de fontes de emissões em diversos locais na cidade de Pelotas;
vi) Desenvolvimento de equipamento de amostragem passiva de gases poluentes.
Objetivos Específicos:
i) Avaliar metodologia de amostragem passiva para quantificar os poluentes SO2, NO2 e O3 em pontos específicos da cidade de Pelotas;
ii) Avaliar metodologia de análise e caracterização de Material Particulado;
iii) Comparar o valores obtidos com as legislações vigentes relacionadas a poluição do ar;
iv) Realizar o monitoramento da qualidade do ar e de fontes de emissões em diversos locais na cidade de Pelotas;
vi) Desenvolvimento de equipamento de amostragem passiva de gases poluentes.
Justificativa
O aumento da população em conjunto com a intensificação de atividades industriais e automóveis em centros urbanos tem causado preocupações acerca da presença de poluente atmosféricos. Segundo a resolução CONAMA 491/2018, poluentes atmosféricos são qualquer forma de matéria em quantidade, concentração, tempo ou outras características, que tornem ou possam tornar o ar impróprio ou nocivo à saúde, inconveniente ao bem-estar público, danoso aos materiais, à fauna e flora ou prejudicial à segurança, ao uso e gozo da propriedade ou às atividades normais da comunidade. Dentre os poluentes gasosos e sólidos mais comuns que podem afetar a qualidade do ar destacam-se o monóxido de carbono (CO), o dióxido de carbono (CO2), o óxidos de nitrogênio (NOx), o dióxidos de enxofre (SO2), materiais particulado (MP) e fuligens. Nesse contexto, esforços têm sido realizados no sentido de identificar e quantificar esses poluentes.
A Poluição do ar ocorre quando são lançadas para a atmosfera partículas, gases e vapores gerados por veículos, indústrias, entre outras fontes. Essa poluição é mais intensa no inverno, quando ocorrem inversões térmicas, ou seja, períodos em que e o ambiente não favorece a dispersão de poluentes, ou ventos de baixa velocidade. A má qualidade do ar causa problemas de saúde às pessoas e também ao meio ambiente, podendo provocar a corrosão de alguns materiais como ferro, aço, concreto e mármore, pela geração de chuva ácida, por meio de reações químicas de compostos ácidos presentes na atmosfera, principalmente SO2 e NOx que, em contato com o vapor d'água, oxigênio e oxidantes, formam ácidos que atacam esses materiais (Cooper & Alley, 2011).
O monitoramento de compostos gasosos do ar envolve a aplicação de duas principais técnicas, uma ativa e outra passiva. As técnicas ativas exigem alguns requisitos, como o uso de equipamentos que se baseiam em algum mecanismo de propulsão para coleta de amostras do ar (Melchert e Cardoso, 2006). Além disso, em caso de amostragem contínua, muitos amostradores são caros e exigem pessoal capacitado para a operação. Considerando que os amostradores ativos normalmente utilizam bomba e controladores de fluxos, torna-se necessário o uso assim de energia elétrica para seu funcionamento, o que também torna a análise mais cara (Melchert e Cardoso, 2006; Bucco, 2010).
Os amostradores passivos são dispositivos capazes de fixar compostos gasosos ou vapores da atmosfera, tais como difusão e permeação, não envolvendo o movimento ativo do ar através do amostrador, ou seja, dispensam bomba de sucção para forçar o ar a ser amostrado. Além disso, os problemas que requerem a determinação da concentração exigem medidas da concentração média diária ou mesmo semanal, e demandam reconhecer quais as regiões do local a ser analisado que são mais afetadas pela concentração de um gás poluente (Souza et al., 2017). Nesse sentido, a média de concentração de um gás ao longo do espaço de horas pode ser convenientemente obtida com o uso desses materiais. Como consequência, esses amostradores têm apresentado uma alternativa simples e de custo muito baixo visando o monitoramento da qualidade do ar.
Apesar da praticidade relacionada à utilização dos amostradores passivos, a aquisição comercial destes equipamentos ainda é um inconveniente, pois não são facilmente encontrados no mercado nacional (Souza et al., 2017). Somado a isso, sua aquisição requer passar por todos os trâmites legais e morosos dos processos de importação.
Em uma etapa de ação posterior, prende-se avaliar a possibilidade de desenvolvimento de equipamento de amostragem passiva de gases poluentes, a ser realizado se a metodologia analítica previamente testada se mostrar satisfatória. A proposta do desenvolvimento equipamento é que seja adicionado elementos de controle e automação, propondo melhorias para baratear os custos de produção.
Diante do exposto, torna-se importante o desenvolvimento de métodos de amostragens que não dependam desses fatores. Além disso, é importante que se desenvolva métodos de amostragem em locais de coleta de amostras em regiões onde tais requisitos não estejam disponíveis.
A Poluição do ar ocorre quando são lançadas para a atmosfera partículas, gases e vapores gerados por veículos, indústrias, entre outras fontes. Essa poluição é mais intensa no inverno, quando ocorrem inversões térmicas, ou seja, períodos em que e o ambiente não favorece a dispersão de poluentes, ou ventos de baixa velocidade. A má qualidade do ar causa problemas de saúde às pessoas e também ao meio ambiente, podendo provocar a corrosão de alguns materiais como ferro, aço, concreto e mármore, pela geração de chuva ácida, por meio de reações químicas de compostos ácidos presentes na atmosfera, principalmente SO2 e NOx que, em contato com o vapor d'água, oxigênio e oxidantes, formam ácidos que atacam esses materiais (Cooper & Alley, 2011).
O monitoramento de compostos gasosos do ar envolve a aplicação de duas principais técnicas, uma ativa e outra passiva. As técnicas ativas exigem alguns requisitos, como o uso de equipamentos que se baseiam em algum mecanismo de propulsão para coleta de amostras do ar (Melchert e Cardoso, 2006). Além disso, em caso de amostragem contínua, muitos amostradores são caros e exigem pessoal capacitado para a operação. Considerando que os amostradores ativos normalmente utilizam bomba e controladores de fluxos, torna-se necessário o uso assim de energia elétrica para seu funcionamento, o que também torna a análise mais cara (Melchert e Cardoso, 2006; Bucco, 2010).
Os amostradores passivos são dispositivos capazes de fixar compostos gasosos ou vapores da atmosfera, tais como difusão e permeação, não envolvendo o movimento ativo do ar através do amostrador, ou seja, dispensam bomba de sucção para forçar o ar a ser amostrado. Além disso, os problemas que requerem a determinação da concentração exigem medidas da concentração média diária ou mesmo semanal, e demandam reconhecer quais as regiões do local a ser analisado que são mais afetadas pela concentração de um gás poluente (Souza et al., 2017). Nesse sentido, a média de concentração de um gás ao longo do espaço de horas pode ser convenientemente obtida com o uso desses materiais. Como consequência, esses amostradores têm apresentado uma alternativa simples e de custo muito baixo visando o monitoramento da qualidade do ar.
Apesar da praticidade relacionada à utilização dos amostradores passivos, a aquisição comercial destes equipamentos ainda é um inconveniente, pois não são facilmente encontrados no mercado nacional (Souza et al., 2017). Somado a isso, sua aquisição requer passar por todos os trâmites legais e morosos dos processos de importação.
Em uma etapa de ação posterior, prende-se avaliar a possibilidade de desenvolvimento de equipamento de amostragem passiva de gases poluentes, a ser realizado se a metodologia analítica previamente testada se mostrar satisfatória. A proposta do desenvolvimento equipamento é que seja adicionado elementos de controle e automação, propondo melhorias para baratear os custos de produção.
Diante do exposto, torna-se importante o desenvolvimento de métodos de amostragens que não dependam desses fatores. Além disso, é importante que se desenvolva métodos de amostragem em locais de coleta de amostras em regiões onde tais requisitos não estejam disponíveis.
Metodologia
A elaboração do projeto será dividida nas seguintes etapas: 1ª Etapa: Revisão Bibliográfica: Será realizada uma revisão bibliográfica sobre os principais métodos de construção de amostradores passivos. 2ª Etapa: Confecção dos protótipos de amostradores. Inicialmente será testado para um poluente, e na sequência será desenvolvido os demais amostradores. 3ª Etapa: Amostragem em campos. 4ª Etapa: Quantificação analítica dos gases analisados. 5ª Etapa: Análise dos dados e interpretação estatística dos mesmos. 6ª Etapa: Publicações: Publicação de artigos, resumos para congressos e potencial desenvolvimento de patente.
A construção doa amostradores e análise quantitativa (etapas 2 a 4) será realizada em conformidade com resultados da literatura (Vieria L.C., 2012; Melchert e Cardoso, 2006; Bucco, M.V.S, 2020; Pienaar, JJ, et al., 2015).
A construção doa amostradores e análise quantitativa (etapas 2 a 4) será realizada em conformidade com resultados da literatura (Vieria L.C., 2012; Melchert e Cardoso, 2006; Bucco, M.V.S, 2020; Pienaar, JJ, et al., 2015).
Indicadores, Metas e Resultados
- Desenvolvimento de amostradores passivos de baixo custo para análise de poluentes atmosféricos;
- Fomentar a iniciação científica de bolsistas de graduação;
- Participação dos alunos envolvidos na SIIPE (UFPEL);
- Apresentação dos resultados obtidos em congressos científicos;
- Publicação de artigos em periódicos;.
- Fomentar a iniciação científica de bolsistas de graduação;
- Participação dos alunos envolvidos na SIIPE (UFPEL);
- Apresentação dos resultados obtidos em congressos científicos;
- Publicação de artigos em periódicos;.
Equipe do Projeto
Nome | CH Semanal | Data inicial | Data final |
---|---|---|---|
ANA CAROLINA BERNARDO DA SILVA | |||
CAROLINE MENEZES PINHEIRO | |||
CICERO COELHO DE ESCOBAR | 4 | ||
Cátia Fernandes Leite | 4 | ||
ERIK KLEN ALVES DA SILVA | |||
JULIA MENDES | |||
MAURIZIO SILVEIRA QUADRO | 9 | ||
MERY LUIZA GARCIA VIEIRA | |||
Mariela Vieira Peixoto da Silva | |||
PEDRO LUIS COSTA DE OLIVEIRA | |||
ROBSON ANDREAZZA | 2 |