Cientista do IISER desenvolve fogo de artifício sem fumaça e seguro usando garrafas plásticas recicladas

No âmbito da série semanal 'A Índia inventou isso?', a publicação The Better India destaca ideias e inovações de cientistas indianos que influenciaram a vida moderna. Esta história é dedicada à solução do problema da poluição associada aos fogos de artifício tradicionais.

A questão de como obter a emoção da explosão sem nuvens de fumaça e cheiro de pólvora levou o Dr. Samrat Ghosh, um químico cientista do Indian Institute of Science and Education and Research (IISER) em Mohali, a procurar uma solução não convencional. A sua resposta é um fogo de artifício que utiliza uma abordagem diferente para criar o espetáculo habitual sem as emissões de fumo e partículas sólidas características dos produtos comuns.

É interessante notar que o desenvolvimento começou com um item que a maioria das pessoas normalmente descarta — uma garrafa plástica vazia.

Das resíduos de garrafas a um novo tipo de fogo de artifício

Em outubro de 2017, no contexto da crescente preocupação com a poluição causada por fogos de artifício e da restrição temporária do seu uso na NCR por ordem do Supremo Tribunal, o então Ministro do Meio Ambiente da União, Dr. Harsh Vardhan, apelou aos cientistas para criarem alternativas mais seguras, incluindo fogos de artifício eletrónicos.

O Dr. Samrat aceitou este desafio. Como docente no Departamento de Ciências Químicas do IISER Mohali, ele aplicou os seus conhecimentos em química da combustão para criar o chamado fogo de artifício sem fumaça IISER-M. O primeiro protótipo foi montado a partir de garrafas plásticas recicladas e uma composição combustível especificamente desenvolvida. Em vez da embalagem padrão de químicos num corpo de papel, o seu dispositivo funcionava através de um pequeno mecanismo de ignição.

O princípio de funcionamento era o seguinte: quando acionado por uma faísca, o material combustível inflamava-se e criava pressão, que impulsionava a garrafa para cima, semelhante a um foguetão. O lançamento produzia uma forte explosão, recriando parte da excitação associada aos fogos de artifício tradicionais. No entanto, a verdadeira novidade residia no que acontecia em torno deste processo.

Este fogo de artifício não libertava fumo, não deixava resíduos e até podia emitir aroma! Ao contrário dos fogos de artifício comuns, a fórmula de Ghosh foi concebida para não produzir fumo visível ou partículas sólidas. Além disso, o dispositivo não deixava para trás os resíduos típicos de fogos de artifício. Outra característica incomum era a capacidade de regular o nível de som, permitindo que os utilizadores ajustassem o volume da explosão. Dependendo dos componentes utilizados na fórmula combustível, o dispositivo podia libertar um aroma agradável no ar, substituindo o cheiro familiar de pólvora por algo mais perfumado.

A equipa desenvolveu protótipos tanto aéreos como terrestres. O dispositivo também foi concebido para ser reutilizável, uma vez que a garrafa era lançada e não destruída durante o processo.

O próximo experimento incluiu algo inesperado

Um ano após a criação do protótipo, Ghosh e a sua equipa começaram a estudar formas de tornar a fórmula mais acessível. O seu próximo experimento incluiu urina bovina destilada. Em 2019, a equipa desenvolveu uma versão mais barata do seu fogo de artifício ecológico utilizando este ingrediente. Segundo Ghosh, a inclusão de urina bovina destilada reduziu o custo da fórmula em 50% sem alterar as suas características de som, luz e voo. A equipa também afirmou que a sua fórmula orgânica não produz emissões de partículas sólidas. Pesquisas sobre emissões foram realizadas no IISER para analisar os gases libertados pela combustão. Este experimento foi também motivado por uma consideração prática: tornar a tecnologia suficientemente acessível para uma adoção mais ampla.

Outro olhar sobre a celebração

Para Ghosh, a ideia nunca foi apenas criar mais um fogo de artifício; o objetivo era repensar o princípio de funcionamento dos fogos de artifício, ao mesmo tempo que resolvia alguns problemas associados aos produtos tradicionais. A inovação também tinha potencial de aplicação para além do Diwali. Teoricamente, o dispositivo pode ser usado para afugentar animais de campos agrícolas ou para ajudar na limpeza de pistas de aeroportos. De acordo com relatórios de 2018, a tecnologia ainda estava em fase de desenvolvimento, e a sua comercialização e disseminação em larga escala não estavam estabelecidas. A inovação estava pendente de patenteamento na altura, e o seu caminho para um uso comercial mais amplo continuava a ser um processo.

No entanto, talvez seja exatamente isso que torna o experimento interessante: demonstra como até as tradições mais habituais podem dar lugar a novas ideias. Uma garrafa plástica descartada, a curiosidade de um cientista e o desejo de reduzir a poluição uniram-se para desafiar a nossa perceção de fogos de artifício. Quem sabe? Com mais investigação e desenvolvimento, inovações como as de Ghosh poderão um dia tornar a celebração do Diwali um pouco mais amiga do ar que todos partilhamos.

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Cientista desenvolve sistema de alerta precoce de poluição do ar em Delhi com 72 horas de antecedência

Em manhãs de inverno em Delhi, o horizonte é frequentemente obscurecido por uma névoa cinzenta, o ar torna-se pesado e até mesmo um curto passeio pode causar desconforto. Para milhões de residentes, este é um fenómeno habitual na época de poluição.

A questão era se os cientistas poderiam prever a deterioração da qualidade do ar antes que ela ocorresse. Este foi o foco do Dr. Sachin Ghude, pesquisador do Instituto Indiano de Meteorologia Tropical (IITM) em Pune.

Ghude desempenhou um papel fundamental na criação do Sistema de Alerta Precoce de Qualidade do Ar da Índia (AQEWS). Este sistema é capaz de prever eventos extremos de poluição em Delhi com até 72 horas de antecedência. O sistema foi desenvolvido através da colaboração entre o IITM, o Departamento Meteorológico Indiano e o Centro Nacional de Previsão Meteorológica de Curto Prazo, fornecendo às autoridades tempo precioso para se prepararem para a deterioração das condições atmosféricas.

Previsão da poluição antes que ela ocorra

A poluição do ar tem inúmeras fontes: gases de escape de veículos, emissões industriais, poeira de construção e queima de resíduos agrícolas. As condições meteorológicas também desempenham um papel crítico; quando o vento é fraco e a atmosfera impede a dispersão dos poluentes, estes podem acumular-se na superfície da Terra.

Compreender a interação destes fatores é a base do trabalho de Ghude em química atmosférica e modelagem da qualidade do ar. O AQEWS pode ser visto como uma previsão do tempo para o ar que respiramos. Ao contrário da previsão do tempo comum, que prevê chuva ou mudanças de temperatura, este sistema calcula como os poluentes provavelmente se moverão, reagirão e se acumularão na atmosfera.

Para isso, o sistema combina dados de estações de monitoramento terrestre com informações de satélites, previsões meteorológicas e estimativas de emissões de várias fontes. Em seguida, modelos computacionais avançados simulam as mudanças nas condições atmosféricas e nos poluentes durante os próximos três dias. O resultado é uma previsão da qualidade do ar, incluindo poluentes como partículas finas (PM2.5), que são capazes de penetrar profundamente nos pulmões.

Por que o aviso de 72 horas é importante

A contribuição mais significativa do sistema reside no tempo que ele concede aos órgãos governamentais para tomar medidas. Quando os níveis de poluição aumentam drasticamente, os funcionários podem ser forçados a considerar medidas como a restrição de obras de construção ou a redução de certas operações industriais no âmbito do Plano de Ação de Resposta em Degraus (GRAP).

A previsão antecipada permite que eles se preparem para essas intervenções, em vez de apenas reagir depois que a qualidade do ar já se deteriorou. O sistema foi lançado em outubro de 2018 para prever episódios de forte poluição e fornecer alertas precoces.

Os desenvolvimentos científicos também avançaram para previsões mais detalhadas. O IITM implementou um modelo operacional de previsão de qualidade do ar para Delhi com resolução de 400 metros, utilizando observações de satélite e superficiais juntamente com métodos avançados de modelagem. Isso permite que as previsões reflitam com maior precisão as flutuações locais da poluição, em vez de apenas a média de toda a cidade.

É importante notar que tais previsões por si só não eliminam a poluição. Sua eficácia depende de como as autoridades utilizam as informações recebidas e quão bem elas lidam com as fontes de emissão.

De onde vem toda essa poluição?

Prever a deterioração da poluição é apenas uma parte do desafio. Os cientistas também precisam entender sua origem. Diferentes fontes de poluição deixam rastros químicos únicos. Ao estudar esses rastros em conjunto com as condições atmosféricas, os pesquisadores podem avaliar com mais precisão quais fontes contribuem para a má qualidade do ar, ajudando os formuladores de políticas a definir medidas mais direcionadas.

Esta é uma parte importante dos esforços científicos mais amplos para aumentar a precisão do gerenciamento da qualidade do ar, mudando o foco da simples medição da poluição para a compreensão dos fatores que a causam. Para Ghude, cujas pesquisas ligam a química atmosférica à qualidade do ar, saúde humana, vegetação e clima, este trabalho aproxima a ciência complexa das necessidades diárias do público.

A previsão não pode garantir céus limpos amanhã. No entanto, saber que a poluição pode piorar em três dias dá às autoridades a oportunidade de se prepararem, e aos outros cidadãos, uma ideia mais clara do ar que estão prestes a respirar.