Întrucât incendiile de vegetație au făcut din nou ravagii în California, oamenii de știință spun că au găsit un mod mai simplu și mai ușor de a detecta și a avertiza aceste evenimente mortale: un nou tip de senzor de incendiu forestier, alimentat de nimic altceva decât de balansarea copacilor. Dispozitivul, având dimensiunea unei conserve, costă doar 20 de dolari, care, teoretic, ar fi mult mai ieftin decât monitorizarea prin satelit sau patrulele cu echipaj.
În anul 2020, în Statele Unite au avut loc mai mult de 37.000 de incendii, care au condus la arderea a aproximativ 11.000 de kilometri pătrați de pământ. De obicei, pompierii monitorizează astfel de focare cu ajutorul turnurilor de veghe, aeronavelor, patrulelor de la sol și sateliților. Dar, toate acestea sunt costisitoare și necesită un număr semnificativ de angajați. Și senzorii de incendiu la costuri reduse, precum cei pe care ar putea fi găsiți în propria locuință, necesită înlocuirea periodică a bateriei. În California, înlocuirea periodică a bateriilor, devine o problemă reală deoarece există aproximativ 81.000 de unități. De asemenea, bateriile pot polua mediul înconjurător, din cauza metalelor nocive din componența acestora.
Noul prototip de detector de incendiu nu are nevoie de baterii; este alimentat de un „generator triboelectric” care utilizează micile mișcări ale copacilor, pentru a produce energie electrică. Designul constă în două seturi de cilindri concentrici, unul în partea superioară, iar celălalt în partea inferioară, de dimensiuni ușor diferite, unul acoperit în folie de cupru, celălalt în Teflon, care se inter-blochează, fiind conectate cu o bandă de cauciuc. Setul de cilindrii inferiori este ponderat astfel încât, atunci când sunt atârnați de o ramură care se balansează, ei se mișcă în sus și în jos, unul față de celălalt, transformând mișcarea neregulată a ramurii în energie electrică.
„Acest proiect poate genera electricitate din cea mai mică balansare a ramurilor copacilor. Pentru a produce energie, dispozitivul necesită o adiere de vânt, dar incendiile creează curenți de aer, ceea ce înseamnă că energia electrică va fi deja produsă”, a declarat Changyong Cao, liderul studiului și inginer mecanic în cadrul Universității de Stat din Michigan. „Detectorul de incendiu este rezistent la foc și la apă și, deoarece nu are baterii, nu există riscul de a fi eliberați compuși chimici nocivi ai metalelor”, a raportat echipa de cercetători în cadrul revistei științifice Materiale Funcționale Avansate.
Prototipul este echipat cu doi senzori diferiți: unul măsoară temperatura, iar celălalt detectează prezența monoxidului de carbon, eliberat de incendii. Echipa are în vedere faptul că designul final va avea în componență și un transmițător wireless, astfel încât fiecare senzor să poată transmite informațiile către un centru de control, prin servere locale de date și apoi prin satelit, pentru a alerta serviciile de urgență asupra identificării incendiilor. Cercetătorii susțin că, în funcție de necesitate, pot fi adăugați senzori suplimentari, pentru a îmbunătăți capacitățile dispozitivului de detectare a incendiilor. De asemenea, senzorii suplimentari ar putea să detecteze gaze toxice sau să monitorizeze poluarea aerului.
Dispozitivul are un interval de detectare a zonei de incendiu de ordinul a zeci de metri. „Dar, în practică, o rețea de senzori nu ar trebui să ofere o acoperire completă. Am putea poziționa detectoarele la intervale de 100 de metri distanță sau mai mult. Dacă identificăm un incendiu, putem determina locația și, de asemenea, avem suficient timp și distanță sigură pentru a lua măsuri. Nanogeneratorul ar trebui să se încarce suficient de rapid pentru a transmite un raport la fiecare 3 minute”, a declarat Cao.
Dispozitivul are câteva avantaje față de abordările actuale de supraveghere a incendiilor. Nu numai că ar fi mai ieftin și mai ușor de utilizat pe termen lung, dar ar oferi o monitorizare mai eficientă decât sateliții, care nu acoperă toate regiunile Pământului. Și, spre deosebire de sateliți, sistemul nu ar fi perturbat de condițiile meteorologice locale sau de fumul și praful produse de către incendii.
„Dispozitivul are un potențial mare. Nanogeneratorii triboelectrici au revoluționat tehnologia, de la crearea de monitoare autonome a frecvenței cardiace până la senzorii de securitate fără baterii, iar noul dispozitiv are potențialul de a deveni un promotor în monitorizarea incendiilor forestiere”, a declarant Zhong Lin Wang, un om de știință al materialelor din cadrul Institutului de Tehnologie din Georgia.
Ștefan Doerr, cercetător care studiază măsuri de detectare a incendiilor, în cadrul Universității Swansea, promovează senzorul ca o „dezvoltare interesantă”. Dar, observă că, tehnologia nu a fost încă testată în acest domeniu. Mai mult, adaugă el, dispozitivele „nu sunt într-adevăr comparabile cu tehnicile optice care pot detecta „norii de fum”, pe zone vaste, precum turnurile de supraveghere, aeronavele sau senzorii sateliților care detectează semnătura infraroșie creată de incendii”. Ștefan Doerr susține că o provocare este reprezentată de necesitatea a 100 dintre noi senzori, care să acopere doar un kilometru pătrat de pământ, iar aceasta ar fi doar „o picătură în ocean” în zonele predispuse la incendii.
