Nous sensors microelectrònics destinats a la detecció precoç d’incendis

Tres centres del CSIC participen en el desenvolupament d’una xarxa sense fil de sensors que detecta la presència o absència de gasos a l’ambient durant les primeres fases d’un incendi. La seva gran sensibilitat i rapidesa de resposta suposa un avenç significatiu en la detecció primerenca d’incendis forestals

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’Institut de Tecnologies Físiques i de la Informació (ITEFI), tots dos del Consell Superior d’Investigacions Científiques (CSIC), la Universitat d’Extremadura 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 Universitat d’Extremadura (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 s’ha realitzat 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 avenç 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.

Sobre l’Institut de Microelectrònica de Barcelona (IMB-CNM, CSIC)

L’Institut de Microelectrònica de Barcelona (IMB-CNM, CSIC) és l’institut de referència a Espanya en recerca orientada a dispositius i sistemes microelectrònics, acreditat com a Unitat d’Excel·lència “María de Maeztu”. És el centre d’investigació més gran dedicat a la investigació i desenvolupament en Micro i Nano Tecnologies i Microsistemes i amb unes capacitats úniques de tecnologia de silici. És únic en disseny i fabricació de circuits integrats, xips, a la seva Sala Blanca de Micro i Nanofabricació, una Infraestructura Científica i Tècnica Singular (ICTS) reconeguda pel Ministeri de Ciència i Innovació.