Nos últimos anos, o planeta tem enfrentado uma crescente crise ambiental, caracterizada pelo aumento da poluição atmosférica, especialmente em grandes centros urbanos. A cidade de São Paulo exemplifica essa realidade, sendo uma das metrópoles mais populosas do mundo e enfrentando sérios desafios relacionados à qualidade do ar. O crescimento acelerado da frota de veículos, a industrialização, a densidade populacional e as condições climáticas contribuem para o acúmulo de poluentes no ambiente, como partículas finas (PM2,5 e PM1), dióxido de carbono (CO₂) e monóxido de carbono (CO). Esses fatores têm impacto direto na saúde pública, aumentando os casos de doenças respiratórias, cardiovasculares e outros problemas crônicos.
Nesse contexto, surge a necessidade de soluções inovadoras. O desenvolvimento de um dispositivo vestível que mede a qualidade do ar em tempo real se alinha a essa demanda urgente. Essa tecnologia não só permite que indivíduos tomem decisões mais informadas sobre os locais onde frequentam, mas também fornece dados valiosos para a comunidade científica e para o desenvolvimento de políticas públicas focadas na redução dos impactos da poluição. Em um cenário global em que a busca por cidades mais sustentáveis é prioritária, dispositivos como esse podem ser ferramentas essenciais para promover mudanças significativas e assegurar um futuro mais saudável.
A qualidade do ar na cidade de São Paulo tem se deteriorado de forma alarmante nos últimos anos, e considerando isso e as recentes notícias em que a cidade de São Paulo foi considerada a pior qualidade do ar do mundo por cerca de 4 dias consecutivos, nosso grupo propôs o desenvolvimento de um dispositivo vestível voltado para a medição em tempo real da qualidade do ar nas regiões onde o usuário transitar. Esse equipamento será capaz de coletar dados sobre os níveis de poluentes, como partículas suspensas, dióxido de carbono, monóxido de carbono, além de temperatura e umidade.
Essas informações poderão ser utilizadas para pesquisas acadêmicas e científicas, contribuindo para estudos mais aprofundados sobre os efeitos da poluição em áreas urbanas e possibilitando a elaboração de políticas públicas mais eficazes. Além disso, os próprios usuários terão acesso a esses dados, podendo evitar locais onde a qualidade do ar esteja comprometida, promovendo uma maior conscientização sobre a importância de ambientes saudáveis.
A parte elétrica e computacional do projeto foi feita utilizando o microcontrolador ESP32-C3 para controlar o circuito do projeto e para processar os dados coletados pelos sensores, e posteriormente enviá-los via Bluetooth Low Energy para a base de dados para que o programa possa utilizar esses dados e apresentá-los em um mapa na sua interface.
De forma geral, os componentes do projeto são:
- ESP32-C3: Microcontrolador conectado aos sensores e alimentado por um power bank.
- Sensor GP2Y10: Sensor óptico projetado para medir a concentração de partículas em suspensão no ar, como poeira e fumaça.
- Sensor CJMCU 8118: Módulo que combina dois sensores distintos para monitoramento da qualidade do ar:
- CCS811: Sensor digital que mede compostos orgânicos voláteis totais (TVOC) e dióxido de carbono equivalente (eCO₂).
- HDC1080: Sensor de temperatura e umidade relativa.
- Power Bank: Fonte de alimentação para o ESP32-C3.
| Material | Quantidade |
|---|---|
| ESP32-C3 | 1 |
| GP2Y10 | 1 |
| CJMCU 8118 | 1 |
| Fios | 9 |
| Cabo USB-A para USB-C | 1 |
| Power Bank | 1 |
-
Sensor GP2Y10:
- Conectado ao ESP32-C3 via 4 fios:
- VCC (Pino 3) -> Vin
- GND (Pino 5) -> GND
- PM2.5 (pino 4) -> GPIO
- PM1 (pino 2) -> GPIO
- Conectado ao ESP32-C3 via 4 fios:
-
Sensor CJMCU 8118:
- Conectado ao ESP32 via 5 fios:
- VCC -> 3.3V
- GND -> GND
- SDA -> SDA
- SCL -> SCL
- WAK -> GND
- Conectado ao ESP32 via 5 fios:
-
Bateria:
- Ligada ao ESP32 via cabo USB-A para USB-C.
O dispositivo foi montado todo via conexão por fios, com os componentes dispostos da seguinte forma:
- Sensor GP2Y10: Posicionado em um bolso externo separado para exercer sua função corretamente.
- ESP32-C3 e CJMCU 8118: Localizados em um mesmo bolso interno.
- Conexões:
- Os 4 fios do sensor GP2Y10 passam por uma canaleta interna do colete que conecta o bolso externo ao bolso interno.
- Os fios do sensor CJMCU 8118 permanecem no mesmo bolso interno.
- Bateria: Alojada em um bolso interno separado e conectada por meio de uma canaleta.
Como resultado deste protótipo, desenvolvemos um colete capaz de medir temperatura, CO2, partículas em suspensão (PM2,5) e partículas maiores (PM10). Os dados coletados são exibidos ao usuário por meio de um software desenvolvido especificamente para essa finalidade. De forma geral, o colete consegue realizar uma análise da qualidade do ar. No entanto, o sensor de temperatura e umidade apresentou uma falha na funcionalidade de medição de umidade, o que poderia ter contribuído ainda mais para a precisão da métrica, considerando a relevância da umidade na avaliação da qualidade do ar.
Além disso, implementamos a funcionalidade de exibir os dados em um mapa, de forma gráfica. Essa funcionalidade, caso houvesse mais usuários, permitiria visualizar a qualidade do ar nas regiões onde outros usuários estivessem. Dessa forma, os próprios usuários poderiam identificar e evitar áreas com baixa qualidade do ar.
Como conclusão, o desenvolvimento do colete para medir a qualidade do ar representa um avanço significativo tanto para os usuários quanto para a área de pesquisa. Para os usuários, o dispositivo oferece uma ferramenta prática e acessível para monitorar a qualidade do ar em tempo real, ajudando na prevenção de problemas respiratórios e na tomada de decisões mais informadas sobre os locais que frequentam. Essa funcionalidade é especialmente relevante para indivíduos com condições respiratórias sensíveis, como asma ou alergias, promovendo mais segurança e qualidade de vida. Para a área de pesquisa, o projeto contribui com uma abordagem inovadora para o monitoramento ambiental, fornecendo dados valiosos que podem ser utilizados em estudos sobre poluição, mudanças climáticas e saúde pública. Além disso, a integração de sensores com visualização gráfica em mapas abre caminhos para estudos de correlação entre qualidade do ar e padrões regionais, oferecendo uma base para o desenvolvimento de políticas públicas mais eficientes e sustentáveis. Este projeto demonstra o potencial de soluções tecnológicas acessíveis para unir ciência e bem-estar, trazendo benefícios diretos à sociedade e incentivando avanços no campo da pesquisa ambiental.