Estudante de Ciência da Computação faz Iniciação Científica no ON e cria equipamento que reproduz inalação de cigarros para estudos ambientais

O Programa de Iniciação Científica do Observatório Nacional (ON/MCTI), prestes a abrir inscrições para mais uma edição, tem uma atuação multidisciplinar ao integrar estudantes de diversas áreas. Um exemplo disso é o desenvolvimento de um equipamento que simula com precisão a inalação de cigarros, projetado no ON por uma graduanda de Ciência da Computação para viabilizar a coleta de partículas magnéticas destinadas à análise científica em estudos ambientais.

O projeto está sendo desenvolvido por Beatriz Trajano dos Santos Cardoso, graduanda em Ciência da Computação na Universidade Veiga de Almeida (UVA). A estudante faz parte do quadro de Iniciação Científica voluntária do ON, sendo orientada pelo tecnologista Dr. José Alejandro Moreno Alfonzo. “Este projeto demonstra que existem fundamentos de trabalho no âmbito do desenvolvimento tecnológico em instrumentação dentro do Observatório Nacional para alunos de diversas áreas”, destacou o Dr. Alejandro.

O equipamento que a estudante Beatriz Trajano dos Santos Cardoso desenvolve no Observatório Nacional precisa seguir uma série de parâmetros internacionais para simular um fumante real. Foto: Observatório Nacional.

A utilidade do equipamento

O equipamento que Beatriz está desenvolvendo contribui diretamente para a pesquisa de doutorado do MSc. Nicolas Rodrigues Hispagnol, “Análise Comparativa das Propriedades Magnéticas e Estruturais de Partículas Portadoras de Ferro de Proveniência Atmosférica e de Tecidos Encefálicos Humanos”. A construção do equipamento ocorreu a pedido do orientador do MSc. Nicolas no doutorado no ON, o Dr. Daniel Franco, e tem o apoio de José Roberto Lopes de Carvalho e Kennedy Nascimento de Ávila, técnicos do ON.

“É gratificante acompanhar a evolução do projeto. Adquirir conhecimentos e colocá-los em prática é uma das partes mais importantes na compreensão de algo que inicialmente é apresentado apenas na teoria”, comentou Beatriz.

O equipamento que Beatriz desenvolve se faz necessário porque óxidos de ferro provenientes de atividades antropogênicas vêm sendo identificados tanto em aerossóis atmosféricos quanto em tecidos encefálicos humanos, levantando preocupações sobre possíveis efeitos neurotóxicos associados à exposição prolongada a essas partículas.  Esses aerossóis atmosféricos são resultado da poluição emitida por muitas fontes, como cigarro, carros, empresas e fábricas.

Nesse contexto, a fumaça do cigarro destaca-se como uma potencial fonte de exposição, uma vez que sua composição contém óxidos metálicos que, durante a combustão, podem sofrer transformações físico-químicas e favorecer a formação de minerais ferrimagnéticos, como a magnetita. 

O funcionamento em detalhes

O equipamento é composto por uma estrutura mecânica que integra motores e sensores, todos controlados pela plataforma Arduino. Durante o desenvolvimento do projeto, a estudante adquiriu conhecimentos em modelagem 3D utilizando o software FreeCAD, programação de sistemas embarcados em linguagem C/C++, desenvolvimento de aplicações em Python e utilização de ferramentas voltadas à montagem de instrumentação científica.

O funcionamento do sistema consiste no controle preciso do tempo, da intensidade e da repetição de cada inalação, seguindo os parâmetros descritos na norma ISO 3308, utilizada como referência para o dimensionamento do mecanismo de sucção. Um dos principais requisitos estabelece que cada inalação deve possuir volume aproximado de 35 mL, com duração de 2 segundos e uma frequência de uma inalação a cada 2 minutos. É preciso reproduzir um padrão exato de velocidade para imitar perfeitamente o comportamento de um fumante real.

Durante a utilização do sistema, a fumaça produzida atravessa filtros especiais responsáveis pela retenção do material particulado. Após o procedimento, os filtros e as cinzas do cigarro são recolhidos, encapsulados e encaminhados ao Laboratório de Paleomagnetismo e Mineralogia Magnética do Observatório Nacional (LP2M/ON), onde passam por análise magnética  remanescente isotérmica de saturação (SIRM), utilizada como proxy da concentração de minerais ferrimagnéticos, como magnetita e maghemita.