Os pesquisadores desenvolveram um sistema de imagem infravermelho que um dia poderá oferecer baixo custo, detecção em tempo real de vazamentos de gás metano em dutos e instalações de petróleo e gás. Vazamentos de metano, o principal componente do gás natural, pode ser caro e perigoso, ao mesmo tempo que contribui para a mudança climática como um gás de efeito estufa.

"Apesar do gás metano ser invisível aos olhos, desenvolvemos um método de codificação por cores dessas informações de gás e sobrepondo-as em uma imagem de câmera convencional, "disse o Dr. Graham M. Gibson da Universidade de Glasgow, Escócia, quem liderou o trabalho técnico. "Isso permite que o usuário que opera a câmera olhe ao redor, identificar as coisas e ver uma sobreposição de onde o gás está presente. "

Gibson, junto com o resto da equipe de pesquisa, trabalhou com a M Squared para desenvolver o sistema de imagem infravermelho em tempo real. No jornal The Optical Society Optics Express , os pesquisadores mostram que o sistema pode adquirir vídeos de gás metano vazando de um tubo a cerca de 0,2 litros por minuto. A tecnologia também pode ser expandida para outros comprimentos de onda ou faixas de comprimentos de onda, permitindo a detecção de uma série de gases e produtos químicos.

Dr. Graeme Malcolm OBE, CEO e cofundador da M Squared, disse:"Um dos desafios do ponto de vista comercial tem sido traduzir a tecnologia infravermelha para mercados maiores, onde os preços são sensíveis. Esta nova tecnologia pode permitir que imagens e sensores infravermelhos se tornem mais prontamente disponíveis e ajudem a melhorar o meio ambiente, reduzindo as perdas de gás na indústria de petróleo e gás. "

Combinando tecnologias

Embora sistemas comerciais que usam imagens para detectar gás metano estejam disponíveis, eles são muito caros e não funcionam bem em todas as condições ambientais. O novo sistema de imagem pode oferecer uma maneira menos cara e sensível de detectar gás metano em uma variedade de condições. Ele incorpora tecnologia de imagem hiperespectral ativa desenvolvida pela M Squared e uma câmera de pixel único desenvolvida pela equipe de pesquisa de Glasgow.

O sistema realiza imagens hiperespectrais projetando uma série de padrões de luz infravermelha na cena usando um comprimento de onda de laser que é absorvido pelo metano. Esses padrões são criados com um laser e um dispositivo minúsculo com centenas de milhares de espelhos móveis, conhecido como dispositivo de microespelho digital. Uma imagem mostrando onde o metano absorveu a luz é reconstruída detectando a luz que se espalha para fora da cena e comparando-a computacionalmente aos padrões originais projetados.

O fato de que o novo sistema de imagem de gás metano usa iluminação ativa - o que significa que fornece sua própria fonte de luz - vem com várias vantagens em comparação com os sistemas de iluminação passiva usados ​​em detectores de gás disponíveis atualmente, incluindo sistemas que detectam gás usando diferenças de temperatura.

Dr. Nils Hempler, Chefe de Inovação da M Squared, disse:"Para sistemas que usam iluminação passiva, escuridão ou chuva farão com que o sinal que chega ao sistema de imagem varie ou seja inexistente. Uma fonte de iluminação ativa é independente de mudanças ambientais, incluindo mudanças de temperatura ou luz, e fornece contraste aprimorado e sensibilidades mais altas. "

Os pesquisadores usaram uma câmera de pixel único para medir a luz espalhada pela cena porque as câmeras tradicionais com milhões de pixels não estão disponíveis ou são proibitivamente caras nos comprimentos de onda do infravermelho. A câmera de pixel único é a chave para a criação de um sistema comercial de imagem de gás metano que pode custar apenas alguns milhares de dólares, significativamente menos do que os atuais sensores de imagem de detecção de gás disponíveis no mercado. Uma vez que o sistema não usa scanners ou outras partes móveis, poderia ser facilmente transformado em um instrumento portátil.

No papel, os pesquisadores mostraram que seu sistema pode gerar imagens de gás metano vazando de um tubo a cerca de 1 metro da câmera com uma velocidade de imagem de vídeo de aproximadamente 25 quadros por segundo. Eles também demonstraram que seu método era sensível ao metano, mesmo quando outros gases estavam presentes entre a câmera e o metano.

"Uma das coisas que descobrimos é que não precisamos necessariamente de imagens de alta resolução ao detectar vazamentos de gás, "disse Gibson." Uma taxa de quadros relativamente rápida em sua câmera fornece mais informações sobre de onde o gás está vazando do que imagens de alta resolução. "

Saindo do laboratório

Uma das próximas etapas para os pesquisadores é demonstrar sua configuração de imagem fora do ambiente de laboratório controlado para ver como ela funciona em cenários do mundo real. Eles também querem tentar a abordagem com lasers mais poderosos, o que pode permitir imagens de uma distância maior e aumentar a sensibilidade da detecção de gás.

"O uso de fontes de laser amplamente sintonizáveis ​​em vez da fonte de comprimento de onda fixo usada neste documento pode estender este método para a detecção de outros hidrocarbonetos, materiais de ameaça, como agentes de guerra química e explosivos, e outras substâncias biologicamente importantes usadas em saúde e diagnósticos, "disse Hempler.