"Narices electrónicas" para el control de contaminantes ambientales

Nariz electrónica para detectar contaminantes. / CSIC et al.


Investigadores de la Universidad de Extremadura (UEx), en colaboración con otras instituciones españolas, trabajan en sistemas electrónicos que permiten clasificar y controlar los gases contaminantes que se encuentran en el aire de las ciudades, como herramienta para el estudio del cambio climático. En este marco de cooperación ya han desarrollado varios prototipos de nariz electrónica, un dispositivo portátil compuesto por un conjunto de sensores que, del mismo modo que la nariz humana, puede simular respuestas olfativas y percibir cualquier compuesto o combinación de compuestos de un olor.

La nariz electrónica funciona mediante redes neuronales artificiales que se inspiran en el funcionamiento de nuestro cerebro y permiten a este mecanismo electrónico aprender, mediante técnicas de procesado de tipo supervisado, en un software de reconocimiento de patrones. La nariz clasifica en función de lo que ha aprendido y el olor se convierte así en referente para  la clasificación de los contaminantes ambientales. Sin embargo, tiene una capacidad de procesado y memoria limitada, y no permite el acceso remoto ni compartir los resultados.

Ahora, los investigadores de la UEx han diseñado una aplicación web para el procesamiento y clasificación de datos on-line, y cuyos resultados han sido publicados en la revista  Advances in Intelligent Systems and Computing. De esta manera, el tratamiento de la información se realiza en conexión a una página web y a un servidor, lo que proporciona más capacidad de procesado y memoria, así como, la clasificación de los datos de forma remota.

Además, el servidor facilita al usuario mayor potencial de cálculo y la posibilidad de implementar algoritmos más complejos”, explica Jesús Lozano Rogado, profesor de la UEx e investigador principal del proyecto (Micro y nanosensores para monitorización de la calidad del aire y control medioambiental del Programa Estatal de Investigación, Desarrollo e Innovación Orientada a los Retos de la Sociedad).

El equipo de investigadores está ahora trabajando en la organización de los datos en la nube y en el desarrollo de una aplicación para los smartphones. Este avance ofrecerá muchas ventajas para su transferencia a la sociedad al ser una herramienta que permitirá a otros usuarios e investigadores obtener datos para la evolución del cambio climático.

 

Objetivos del proyecto TEMINAIR

Este estudio se enmarca dentro del proyecto TEMINAIR, que acaba de comenzar con varios objetivos. Uno es desarrollar sensores de gas avanzados para la detección de contaminantes ambientales responsables del cambio climático. “Los sensores se basan en las propiedades de unos materiales que al absorber cierto tipo de gases cambian alguna propiedad. Miden el cambio de una propiedad eléctrica, que se calcula como un cambio de tensión, de resistencia o frecuencia”, describe el investigador José Pedro Santos Blanco del ITEFI-CSIC.

“Esto permite obtener una ‘huella digital’ del gas o conjunto de gases que se perciben por el olor –añade–. Nuestro objetivo son los principales contaminantes atmosféricos cuya monitorización es obligatoria por la normativa europea, tales como, el sulfuro de hidrógeno, monóxido de nitrógeno, el ozono amoniaco y los BTEX (benceno, tolueno, etilbenceno y xileno), entre otros”.

Para optimizar los sensores, los investigadores están trabajando con diversos materiales avanzados, el grafeno, nanohilos y nanofibras de óxido de estaño, óxido de zinc y polímeros con distintas estructuras. El objetivo es el despliegue de estos sensores en gran número a través de redes de sensores y nodos mediante dispositivos que se conecten al móvil.

TEMINAIR pretende concebir sistemas de instrumentación y de procesado avanzados para extraer la información de los sensores y así determinar, cuantificar y clasificar los gases. Los investigadores de la UEx son los responsables de esta labor de instrumentación precisa, pero el proyecto está coordinado por la Universidad de Barcelona y también participan la Universidad Politécnica de Cataluña, el Instituto de Microelectrónica de Barcelona, el CEIT y el Instituto de Tecnologías Físicas y de la Información Leonardo Torres Quevedo (ITEFI) del CSIC en Madrid.

Referencia bibliográfica:

José Luis Herrero, Jesús Lozano, José Pedro Santos.  “A REstfull Approach for Classifying Pollutants in Water Using Neural Networks”. Advances in Intelligent Systems and Computing. Volume 353, 2015, pp 371-380.

(UEx)

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