A Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) desenvolveu um equipamento de medição da concentração de gás carbônico (CO2) para monitorar a qualidade do ar nas salas de aula e outros ambientes onde se realizam atividades presenciais. Estes aparelhos estão sendo utilizados neste momento para avaliação dos chamados riscos ambientais nas salas de aula, áreas comuns e salas administrativas do Colégio de Aplicação (CA) e do Núcleo de Desenvolvimento Infantil (NDI), primeiras unidades a ter retorno de aulas presenciais.

As informações fornecidas pelos testes e monitoramento vão subsidiar a elaboração de uma metodologia própria da UFSC para avaliação de capacidade de ocupação dos ambientes que será aplicada em toda Universidade.

O equipamento, chamado de Carbo2, foi projetado e está sendo produzido pelo professor Saulo Güths, do Departamento de Engenharia Mecânica, com a colaboração da sua equipe de alunos. Até o momento já foram produzidas nove unidades, mas a meta é fabricar cerca de 60 aparelhos até o fim do ano. A produção conta com apoio da Fundação de Amparo à Pesquisa e Extensão Universitária (Fapeu), Fundação Stemmer para Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação (Feesc) e Fundação de Estudos e Pesquisas Socioeconômicos (Fepese).

A ideia inicial da Universidade era adquirir esses equipamentos no mercado e distribuir para as Unidades de Ensino. No entanto, testes feitos com equipamentos de baixo custo mostraram que eles eram ineficientes para medição de CO2. “Ele mede compostos carbônicos, vapor de álcool e até o teor de umidade da respiração. Ele é sensível a outras coisas e não é ao CO2“, diz o professor Saulo Güths.

Outro modelo testado, mais caro, mostrou-se eficiente mas apresentava certas limitações. “Não tem display, os dados ficam armazenados em nuvem, não tem alarme ou indicador que passou o valor-limite, não tem possibilidade de conexão com computador”, cita o professor. Há também a questão do custo – neste caso, a cobrança de uma mensalidade pelo uso do aparelho. Essas avaliações levaram à decisão de desenvolver um equipamento na própria Universidade.

O Carbo2 tem autonomia de até dois dias, mas possui bateria recarregável na rede elétrica. Além do display digital que apresenta os resultados da medição em tempo real, pode ser conectado a computadores para exibir graficamente as medições ao longo do tempo. “Utilizamos o sensor conectado ao computador para fazer ensaios de taxa de renovação de ar dos ambientes”, diz o professor Güths.

No teste, usa-se gelo seco para levar a concentração de gás carbônico até 2 mil ou 3 mil partes por milhão (ppm) em uma sala fechada. Em seguida, a sala é aberta e o equipamento passa a monitorar a qualidade do ar. Com a ventilação natural, a tendência é a concentração de gás carbônico diminuir. “Com o computador conectado você tem como levantar essa curva em tempo real e aplicar as equações necessárias”, explica o professor.

Professor Saulo Güths com o Carbo2 durante monitoramento no Colégio de Aplicação (Foto: Pipo Quint/Agecom)

A equipe do professor Saulo Güths pretende continuar o desenvolvimento do medidor, para agregar outras funcionalidades. Uma das ideias é acrescentar ao aparelho um sensor de particulado e que correlacione com o CO2. “Talvez com isso a gente consiga detectar se tem pessoas falando sem máscara no ambiente”. Outra proposta é dotar alguns equipamentos de medidor de velocidade do vento (anemômetro), para auxiliar no cálculo da taxa de renovação do ar.

A Secretaria de Inovação (Sinova) está avaliando com o grupo a possibilidade de que o Carbo2 possa ser objeto de patente, como modelo de utilidade, já que apresenta aspectos diferenciados em relação aos aparelhos que estão no mercado. A intenção, no entanto, é deixar o projeto aberto para que outras instituições públicas e entidades sem fins lucrativos possam também fabricar o aparelho.

Metodologia própria

O medidor de concentração de gás carbônico é uma importante ferramenta de avaliação do risco ambiental, um dos pilares da metodologia própria que está sendo desenvolvida pela Universidade para a realização de aulas e atividades presenciais no contexto pandêmico. A elaboração dessa metodologia está a cargo da Comissão Permanente de Monitoramento Epidemiológico, criada para assessorar o Gabinete da Reitoria na tomada de decisões relativas à Covid-19.

Os trabalhos da comissão iniciaram pelo Núcleo de Desenvolvimento Infantil (NDI) e Colégio de Aplicação (CA), primeiros ambientes a terem retorno de alunos em aulas presenciais. Após analisar os Planos de Contingência dessas duas unidades, a comissão fez uma série de ajustes e sugestões, que incluíram as medidas já conhecidas de distanciamento e higienização das mãos, do uso de máscaras PFF2 em tempo integral por toda equipe escolar, além de ciclo vacinal completo. “E foi feita uma indicação de monitoramento da qualidade do ar para avaliação do risco ambiental em cada espaço utilizado. Esta avaliação de risco é um grande diferencial em relação a outros esquemas utilizados em escolas e mesmo eventos experimentais”, afirma o presidente da comissão, professor Sérgio Fernando Torres de Freitas.

A avaliação do risco ambiental considera a qualidade do ar para balizar a ocupação possível das salas. O padrão adotado pela comissão foi aquele preconizado pela Escola de Saúde Pública da Universidade de Harvard, e reúne dois indicadores: ter uma ventilação suficiente para produzir seis trocas de ar completas por hora e um máximo de 700 ppm (partes por milhão) de saturação de gás carbônico (CO2).

“Estes dois indicadores sendo atendidos minimizam o risco de contaminação, caso alguém contaminado – ainda que assintomático – frequente o ambiente. O sentido disso é que, se houver estas condições atendidas, o risco de contaminação será muito baixo porque os vírus não permanecerão no ambiente por tempo e quantidade suficientes para transmitir a doença”, explica Sérgio Freitas.

Avaliações realizadas em salas de aula, áreas comuns e áreas administrativas do NDI e do CA permitiram a elaboração de um mapa indicativo da quantidade de pessoas em cada ambiente. Com o uso dos medidores de concentração do gás carbônico será iniciada a etapa de monitoramento, que é feito em situação real, já com a ocupação planejada em vigor. Esse monitoramento trará as informações necessárias para redefinir os parâmetros de ocupação para o restante do ano letivo e também a necessidade ou não de intervenções para aumentar a ventilação.

Haverá uma etapa de treinamento de outros profissionais da Universidade para realização dos testes de qualidade do ar. Ao mesmo tempo, a comissão pretende desenvolver um modelo e avaliação do processo de medição e monitoramento, para estender a toda UFSC no início de 2022. “Com isso, teremos um padrão de controle que, até onde sabemos, é o mais completo já utilizado no País. Esperamos disponibilizar a metodologia – desde os processos, protocolos, procedimentos, treinamento de pessoal, até, eventualmente, ao fornecimento de aparelhos – a outras instituições públicas de ensino do País que queiram adotá-los”, diz Sérgio Freitas.

Respiração

Maior conhecimento sobre as formas de transmissão do vírus Sars-Cov2 foi um dos principais legados destes quase dois anos de pandemia. “A questão chave foi o reconhecimento da transmissão não apenas por gotículas expelidas por tosse e espirros, mas por partículas microscópicas liberadas por meio da respiração e da fala, que são os aerossóis, e que podem ficar suspensos no ambiente por horas”, afirma a professora Alexandra Crispim Boing, que integra a Comissão de Monitoramento da UFSC e também o grupo Observatório COVID-19BR.

De acordo com ela, a própria Organização Mundial de Saúde (OMS) reconheceu isso tardiamente, o que impactou no entendimento do que é necessário para manejar o risco de transmissão. Atualmente, muitas escolas estão retornando às aulas presenciais com protocolos focados em medidas de higiene e pouca importância para questões como o uso de máscaras de qualidade (PFF2) e do monitoramento da qualidade do ar.

A medição da concentração de gás carbônico é um indicador eficaz para avaliar a ventilação dos ambientes, isto é, para verificar se a renovação do ar está ocorrendo de forma adequada. “O monitoramento do CO2 nos indica o quanto do ar expirado pelas pessoas está ficando concentrado no ambiente. Assim, com os testes e com o monitoramento é possível estimar a ocupação e também verificar se os ambientes com ventilação natural (portas e janelas abertas) conseguem ter trocas de ar por hora suficientes ou se é necessário implementar soluções de ventilação forçada e filtragem, por exemplo”, exemplifica a professora Alexandra Boing.

De acordo com a especialista, o monitoramento da qualidade do ar deve ser combinado com outras medidas para reduzir o risco de contágio na realização de atividades presenciais. “Cada intervenção tem suas imperfeições, assim a sobreposição de camadas diferentes faz com que possamos reduzir o risco”, afirma. Essas medidas protetivas incluem esquema vacinal completo, uso de máscaras de boa qualidade e bem justadas ao rosto, distanciamento físico, priorização de atividades externas, ações de testagem e medidas de higiene. “Isso é necessário para que possamos reduzir os riscos tanto individualmente como para toda comunidade”.