Nous sensors microelectrònics destinats a la detecció precoç d'incendis

El projecte SenForFire, que agrupa centres de recerca i empreses del sud d'Europa, té com a objectiu desenvolupar xarxes sense fils de sensors per a la detecció precoç d'incendis forestals. En l'últim mes, l'equip científic ha realitzat les primeres proves de verificació dels prototips.

Diversos socis espanyols del projecte, entre ells l’Institut de Microelectrònica de Barcelona (IMB-CNM) i l'Instituto de Tecnologías Físicas y de la Información (ITEFI), tots dos del Consell Superior d’Investigacions Científiques (CSIC), la Universidad de Extremadura (UEx) i l'empresa Ray Ingeniería Electrónica, han dissenyat i fabricat la primera sèrie de mòduls electrònics de detecció d'incendis basats en sensors de baix cost.

Aquests mòduls contenen l'electrònica i les comunicacions necessàries per a la lectura i registre de la resposta dels sensors. Al seu torn, “cada sensor està format per micro i nanoelements, entre ells, un nanomaterial semiconductor que interactua amb les espècies gasoses presents en l'ambient i produeix senyals electrònics que es correlacionen amb la presència o absència de gasos i volàtils en les primeres fases d'un incendi, de les quals es deriven alarmes o alertes que permeten als operatius de la lluita contra els incendis forestals actuar amb major celeritat i eficàcia”, explica Stella Vallejos, investigadora de l'IMB-CNM-CSIC i coordinadora de la contribució del centre al projecte. 

L'equip que participa en el projecte “desenvolupa noves rutes per a elaborar i integrar nanomaterials semiconductors que proporcionin una major sensibilitat i selectivitat al sensor”, aclareix. Aquests sensors es fabriquen a la Sala Blanca de Micro i Nanofabricació de l'IMB-CNM-CSIC, considerada una Infraestructura Científica i Tècnica Singular (ICTS) pel Ministeri de Ciència, Innovació i Universitats. 

Jesús Lozano, investigador de la UEx, ha explicat que “aquests sensors són capaços de detectar gasos com a monòxid de carboni (CO), diòxid de carboni (CO₂), hidrogen (H₂), diòxid de nitrogen (NO₂) i ozó (O₃), així com compostos orgànics volàtils (COVs)”. A més, s'han emprat sensors comercials de diverses tecnologies, incloent-hi electroquímics (EC), òxids metàl·lics semiconductors (MOS), de fotoionització (PID) i d’infraroigs (NDIR), juntament amb sensors òptics de partícules (PM).

Les proves inicials, amb les quals s'ha buscat avaluar el rendiment d'aquests dispositius en diferents condicions i seleccionar els més adequats per a la detecció precoç d'incendis, es van dur a terme s'han dut a terme en el laboratori i en el túnel de vent a cel obert de l'Institut de Ciències Forestals (ICIFOR-INIA, CSIC) en Madrid, al novembre de 2024; així com en condicions reals durant una crema prescrita a Arenas de San Pedro, a Àvila, el 16 de gener de 2025. Aquesta última prova es va  s'ha realitzat realitzar en col·laboració amb el Ministeri per a la Transició Ecològica i el Repte Demogràfic (MITECO), entitat associada al projecte.

Segons explica l'investigador de la UEx, “els resultats han estat encoratjadors, destacant la gran sensibilitat i rapidesa de resposta dels sensors òptics de partícules i d'alguns sensors de gasos”. La velocitat i intensitat de resposta van variar segons la tecnologia de detecció utilitzada, la proximitat al foc i el mètode de mesurament (amb o sense sistema de presa de mostra d'aire). En particular, els sensors amb semiconductors d'òxids metàl·lics (CO, NO₂ i O₃), electroquímics (CO i COVs) i de fotoionització (COVs) van mostrar un millor rendiment en comparació amb els sensors d’infraroigs de CO₂.

“Aquest avanç suposa un pas clau cap a sistemes d'alerta més eficaços, capaços de detectar incendis en les seves primeres fases i millorar la capacitat de resposta davant el risc de grans incendis forestals que afronta el territori del sud-oest europeu”, conclou l'investigador.

SenForFire, innovació europea

Finançat pel programa Interreg Sudoe 2021-2027, SenForFire reuneix un equip multidisciplinari per a dissenyar solucions tecnològiques que permetin prevenir i detectar incendis forestals de forma més eficaç. Entre els seus socis es troben centres de recerca (IMB-CNM, ITEFI i ICIFOR-INIA del CSIC; CIRIMAT i LAAS del CNRS), universitats internacionals (Extremadura, Évora, Coïmbra i Tolosa), agències meteorològiques i de detecció (AEMET i AR+I) i empreses especialitzades en monitoratge mediambiental (Ray Ingeniería Electróònica i Arantec).

A més, compta amb el suport d'administracions públiques de diferents nivells, des del MITECO fins a la Junta d'Extremadura, la Junta de Castella i Lleó, la Diputació d'Àvila i entitats locals com el Municipi do Fundão i la Comunidade Intermunicipal do AltO Minho. Aquest enfocament col·laboratiu busca protegir els ecosistemes i reduir l'impacte dels incendis en l'àrea Sudoe, que abasta Espanya (excepte Illes Canàries), Portugal continental, el sud de França i Andorra.

Galeria

• Els investigadors Stella Vallejos, Murat Güneş i Joel Pérez fent proves del sensor microelectrònic per a detecció d'incendi forestal en laboratori.
• Aparell mesurador per a sensor microelectrònic de proves d'incendi forestal en zona pilot.
• Els investigadors Murat Güneş i Joel Pérez fent proves de sensor.
• Els investigadors Murat Gunes i Joel Pérez fent proves de sensor microelectrònic per a detecció d'incendi forestal en zona de proves.
• Foto de grup de l'inici del projecte al març de 2024. De l'IMB-CNM estan Stella Vallejos, Llibertat Abad i Marc Salleras.
• Equip SenForFire en les zones pilot d'Andorra al setembre de 2024, amb Stella Vallejos i Llibertat Abad.Zona pilot per a proves en St Julià de Llòria, Andorra, al setembre de 2024.
• Reunió de l'equip del projecte SenForFire a Andorra al setembre de 2024.