Este ano está prestes a ser um dos mais quentes desde o início das medições e a Europa viu o seu segundo junho mais quente já registrado. Embora o aumento da temperatura global esteja afetando fortemente os recursos hídricos, é crucial abordar os vazamentos em tubulações e canos principais de transmissão. Em alguns países europeus, quase metade da água canalizada é perdida antes de chegar à torneira.

Uma grande parte das perdas acontece em redes de grande diâmetro que cruzam as áreas rurais, onde as empresas têm problemas para monitorá-los devido a pesquisas de campo tradicionais serem caras e demoradas.

Pesquisadores europeus desenvolveram, portanto, um serviço de vigilância usando aviões - para pesquisar áreas extensas - e drones - para locais de difícil acesso - equipados com câmeras multiespectrais e infravermelhas. Para analisar os dados, eles usaram o chamado método do triângulo. É uma abordagem pioneira para detectar vazamentos de água, que combina medidas de temperatura de superfície e um índice de vegetação.

Baseia-se no fato de que os vazamentos levam a temperaturas de superfície mais baixas, que pode ser detectado por uma câmera infravermelha térmica. Contudo, a resposta térmica dos solos com vegetação é diferente dos nus, tornando difícil obter uma resposta inequívoca em termos de teor de umidade e perda potencial de água. Os pesquisadores, portanto, adicionaram um parâmetro de medição da fração da cobertura vegetal, que é inferido por câmeras hiperespectrais, para obter uma escala de umidade dependente da temperatura que varia de acordo com a vegetação.

O sistema foi desenvolvido no âmbito do projeto WADI da UE, coordenado por youris.com. Sua diretora executiva, Elena Gaboardi, compartilha os resultados finais mais importantes do estudo.

Por que essa tecnologia é financeiramente competitiva?

Limitar vazamentos de água reduz os custos operacionais das concessionárias, incluindo os custos de energia para bombear água, enquanto aumenta a quantidade de água que pode ser vendida. Esse, por sua vez, limita o risco de aumento de preços para os clientes.

Em comparação com tecnologias concorrentes, o benefício econômico do sistema WADI está na eficiência das operações:ele pode monitorar redes complexas e longas tubulações (50 a 90 km / h dependendo do uso de drones ou aviões) e, como está no ar, pode chegar a locais inacessíveis ou isolados com todos os tipos de terreno. Além disso, o custo das técnicas convencionais de detecção de solo varia de 1, 000 a 5, 000 euros por quilômetro, enquanto a tecnologia aerotransportada varia de 50 a 200 euros por quilômetro.

Quais são as principais vantagens para o meio ambiente?

Além da economia no consumo de energia para extração e distribuição de água, a identificação de vazamentos de água obviamente levaria a mais recursos hídricos disponíveis. Em última análise, a quantidade de produtos químicos usados ​​em estações de tratamento de água para fornecimento de água humana também seria menor.

Nesse contexto, aplicamos uma avaliação ambiental e econômica do ciclo de vida e comparamos os resultados com a tecnologia convencional, que é o método acústico. Levamos em consideração, por exemplo, o combustível consumido durante os voos da aeronave (MAV), o impacto dos planos de manufatura em alguns indicadores, como a eutrofização de água doce [como consequência da liberação de águas residuais industriais, ed. nota] e esgotamento da água, o indicador de toxicidade humana relacionado ao mercúrio contido no detector infravermelho das câmeras.

Para os voos de drones (UAV), focamos no impacto das baterias no ozônio, recursos metálicos e saúde humana. Em particular, consideramos o consumo de eletricidade para carregá-los e a necessidade de substituí-los durante a vida útil do drone.

Estimou-se que a aplicação das técnicas WADI (ambas as tecnologias (MAV e UAV) a 5% dos sistemas de distribuição de água europeus poderia potencialmente reduzir 166,5 milhões de kg de CO ₂ /ano, reduzindo o consumo de energia para o abastecimento de água. Em comparação com a pegada de carbono associada às unidades MAV e UAV WADI (270, 000 kg CO2eq e 545 kg CO2eq respectivamente), os benefícios são enormes.

Você fez duas campanhas aéreas na França e em Portugal. Quais são os resultados mais importantes dos testes de campo?

A campanha na França foi o primeiro teste em ambiente real. Validamos nosso equipamento e ajustamos nossa estratégia de medição. Após, os dois inquéritos em Portugal revelaram resultados notavelmente melhores. As imagens coletadas durante os voos do UAV e MAV foram processadas e analisadas, e potenciais eventos de vazamento foram identificados. Cada evento de detecção foi então classificado como verdadeiro positivo / verdadeiro negativo / falso positivo / falso negativo e foi associado a outros parâmetros, a saber:a tecnologia utilizada (UAV / MAV), as condições ambientais, o tipo de vegetação e tipo de solo, umidade, temperatura do solo, presença de irrigação e precipitação nos dez dias anteriores ao vôo.

Ao todo o sistema se mostrou capaz de detectar água no solo em aproximadamente 70% dos casos, enquanto o desempenho da tecnologia na descoberta de vazamentos reais de água foi de aproximadamente 50%. Mais importante, observamos que a precisão do sistema em direcionar eventos verdadeiros melhorou significativamente ao longo do tempo, de uma campanha para outra. Estamos, portanto, confiantes de que uma linha de base maior de casos melhoraria ainda mais o desempenho.

Quais são as melhores condições para usar a tecnologia WADI?

A tecnologia funciona melhor em zonas agrícolas com solos nus, culturas em estágio inicial de desenvolvimento e áreas mistas. Ele não tem um desempenho tão bom em áreas florestais. Os resultados também sugerem que a solução funciona bem em solos argilosos e argilosos arenosos, mas não tanto em solos argilosos argilosos.

A complexidade ou diâmetro dos tubos a serem investigados e o tipo de tecnologia usada (UAV vs MAV) não afetam o desempenho. Condições do tempo, pelo contrário, pode fazer isso. Por exemplo, a campanha na França foi realizada após fortes chuvas e isso dificultou a detecção correta de vazamentos.

As concessionárias de água que testaram o WADI nos ajudaram a identificar as melhorias necessárias e podem muito bem continuar a usar a tecnologia, contribuindo assim para o seu aperfeiçoamento.

Do lado técnico, as performances precisarão ser aprimoradas, especialmente em terrenos com vegetação específica ou abundante. Além disso, o tempo entre o voo e a análise dos dados deve ser reduzido e não deve demorar mais de um mês.

O que acontecerá após o término do projeto de pesquisa? As concessionárias de água poderão usar essa tecnologia? Quando?

O serviço está agora em fase de protótipo. Um grupo de parceiros preparou um roteiro para o desenvolvimento de um serviço completo no futuro, o horizonte sendo cerca de um ano do final do projeto e 2022 para a comercialização.