MC-TENG: Sistema de Alarme Autoalimentado para Monitoramento Contínuo de Incêndios Florestais e Ambientais

Um novo dispositivo conhecido como MC-TENG — abreviação de gerador nanogenerador triboelétrico cilíndrico multicamadas — gera energia elétrica colhendo energia do movimento esporádico dos galhos de árvores dos quais pendura. O sistema de sensoriamento autoalimentado poderia monitorar continuamente condições de incêndio e ambientais sem requerer manutenção após implantação.

Métodos tradicionais de detecção de incêndios florestais incluem monitoramento por satélite, patrulhas terrestres, torres de observação e outros que têm altos custos de mão de obra e financeiros em troca de baixa eficiência. Tecnologias atuais de sensores remotos estão se tornando mais comuns, mas dependem principalmente de tecnologia de bateria para energia.

Embora células solares tenham sido amplamente usadas para eletrônicos portáteis ou sistemas autoalimentados, é desafiador instalá-las em uma floresta devido ao sombreamento ou cobertura de folhagem exuberante.

Tecnologia TENG converte energia mecânica externa — como o movimento de um galho de árvore — em eletricidade por meio do efeito triboelétrico, um fenômeno onde certos materiais se tornam eletricamente carregados após se separarem de um segundo material com o qual estavam previamente em contato.

A versão mais simples do dispositivo TENG consiste em duas mangas cilíndricas de material único que se encaixam uma na outra. A manga do núcleo é ancorada de cima enquanto a manga inferior é livre para deslizar para cima e para baixo e mover-se lateralmente, restringida apenas por uma banda elástica conectiva ou mola. À medida que as duas mangas se movem fora de sincronia, a perda intermitente de contato gera eletricidade. Os MC-TENG são equipados com várias camadas triboelétricas hierárquicas, aumentando a saída elétrica.

O MC-TENG armazena sua corrente elétrica esporadicamente gerada em um micro-supercapacitor baseado em nanotubos de carbono. Os pesquisadores selecionaram esta tecnologia por seus tempos rápidos de carga e descarga, permitindo que o dispositivo carregue adequadamente com apenas rajadas de vento curtas mas sustentadas. Em uma frequência de vibração muito baixa, o MC-TENG pode gerar eletricidade eficientemente para carregar o supercapacitor anexado em menos de três minutos.

Os pesquisadores equiparam o protótipo inicial com sensores de monóxido de carbono e temperatura. A adição de um sensor de temperatura destinava-se a reduzir a probabilidade de um falso positivo de leitura de dióxido de carbono.

A equipe testará em campo um dispositivo de produção para monitorar condições ambientais florestais e cenários de teste, fazendo uso de materiais que imitam um incêndio real.

Eles também visam adicionar funcionalidade adicional, permitindo que o dispositivo seja adaptado para as condições climáticas e ambientais onde é implantado.