Avaliação de métodos para caracterização do material particulado emitido por sistemas de freio

Evaluation of methods for characterizing particulate matter emitted by brake systems

MACHADO, Amanda Ribeiro; CATÃO, Vitor Gustavo Gomes; LOPES, Maria Heloísa Pereira; KOLB, Lívia Malburg; FERREIRA, Felipe Anacleto; DAWIBIDA, Yahn Pizzolio; BERNARDINO, Lucas Gabriel; FIORENTIN, Felipe Klein; FIORENTIN, Thiago Antonio; CARBONI, Andrea Piga

Trabalho completo:

As emissões de material particulado (MP) provenientes de sistemas de freio representam riscos significativos à saúde pública, devido à sua associação com doenças respiratórias e cardiovasculares. Embora a microscopia eletrônica de varredura (MEV) seja um método consolidado para a análise de MP, ela é cara e requer conhecimento técnico especializado. Este estudo apresenta uma análise comparativa entre a microscopia óptica e a MEV para a contagem de partículas. Os experimentos foram realizados utilizando um dinamômetro inercial em escala real, com componentes de freio comerciais. Na microscopia óptica, o MP foi extraído dos filtros por meio de vibração mecânica, e as imagens resultantes foram processadas automaticamente utilizando o software ImageJ. As imagens obtidas por MEV foram analisadas manualmente com o mesmo software. A comparação revelou diferenças substanciais na detecção de partículas finas e ultrafinas entre os dois métodos.

Particulate matter (PM) emissions from brake systems pose significant public health risks due to their association with respiratory and cardiovascular diseases. While Scanning Electron Microscopy (SEM) is a well-established method for PM analysis, it is expensive and requires specialized technical expertise. This study presents a comparative analysis of optical microscopy and SEM for particle counting. Experiments were conducted using a full-scale inertial dynamometer with commercial brake components. For optical microscopy, PM was extracted from filters using mechanical vibration, and the resulting images were processed automatically using ImageJ software. SEM images were analyzed manually using the same software. The comparison revealed substantial differences in the detection of fine and ultrafine particles between the two methods.

Palavras-chave: - -

DOI: 10.5151/simea2025-PAP90

Referências bibliográficas

• [1] WHO - World Health Organization. Air quality guidelines - Global Update 2005. Copenhagen: WHO, 2006.
• [2] EUROPEAN ENVIRONMENT AGENCY. Air quality in Europe- 2015 Report. Luxemburgo: Publications Office of the European Union, 2015.
• [3] KENDRICK, E. M. Quantifying the environmental impacts of braking emissions. Dissertação (Mestrado). Universitat Politècnica de Catalunya, Barcelona, 2019.
• [4] GRIGORATOS, T.; MARTINI, G. Brake wear particle emissions: a review. Environmental Science and Pollution Research, Springer, v. 22, p. 2491±2504, 2015.
• [5] GARG, B. D. et al. Brake wear particulate matter emissions. Environmental Science & Technology, ACS Publications, v. 34, n. 21, p. 4463–4469, 2000.
• [6] HAGEN, F. zum; FERDINAND, H. Investigation of Brake Wear Particle Emissions on the Dynamometer and the Vehicle under Real-Driving Simulation. Tese (Doutorado) —Bergische Universität, Wuppertal, Alemanha, 2019.
• [7] INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION. ISO 9096:2017: Stationary source emissions- manual determination of mass concentration of particulate matter. Genebra, Suíça, 2017.
• [8] VISNIC, B. The pending Euro 7 vehicle-emissions regulations include a significant new sustainability wrinkle: first-ever restrictions for particulate emissions from brakes. 2023.
• [9] TIWARI , A; PANDEY, M; TIRKEY, A, TIWARI, A; DUBEY, R and PANDEY, SK (2024). Image based analytical approaches for study of particulate matter (PM) in air. Front. Environ. Sci. 12:1362422. doi: 10.3389/fenvs.2024.1362422.
• [10] OTTELÉ, M., VAN BOHEMEN, H. D., and FRAAIJ, A. L. (2010). Quantifying the deposition of particulate matter on climber vegetation on living walls. Ecol. Eng. 36 (2), 154–162. doi:10.1016/j.ecoleng.2009.02.007.
• [11] SILVA, J. P. A. Desenvolvimento de bancada de testes para avaliar emissão de material particulado de sistema de freios automotivo. Bacharelado em Engenharia Automotiva — Universidade Federal de Santa Catarina, Joinville, 2023.
• [12] BRITO, G. d. S.; SODRÉ, F.; ALMEIDA, F. O impacto do material particulado na qualidade do ar. Revista Virtual de Química, Brasília-DF, v. 10, n. 05, p. 1335–1354, 2018.
• [13] DELJANIN, I. V., TOMAŠEVIĆ, M. N., UROŠEVIĆ, M. P. A., ANTANASIJEVIĆ, D. Z., Perić GRUJIĆ, A. A., and RISTIĆ, M.Đ. (2014). Lead isotopic composition intree leaves as tracers of lead in an urban environment. Ecol. Indic. 45, 640–647. doi:10.1016/j.ecolind. 2014. 05.027.
• [14] MANISHA, H., PANDIAN, E. S., and PAL, A. K. (2016). Determining the contribution of nearby power plants to deposited foliar dust: a case study of BTPS, Bokaro. Arch. Environ. Contam. Toxicol. 71 (4), 485–499. doi:10.1007/s00244-016-0309-1.
• [15] TASIĆ, M., ĐURIĆ-STANOJEVIĆ, B., RAJŠIĆ, S., MIJIĆ, Z., and NOVAKOVIĆ, V. (2006). Physico-chemical characterization of PM 10 and PM 2.5 in the belgrade urban area. Acta Chim. Slov. 53 (3).6

Como citar:

MACHADO, Amanda Ribeiro; CATÃO, Vitor Gustavo Gomes; LOPES, Maria Heloísa Pereira; KOLB, Lívia Malburg; FERREIRA, Felipe Anacleto; DAWIBIDA, Yahn Pizzolio; BERNARDINO, Lucas Gabriel; FIORENTIN, Felipe Klein; FIORENTIN, Thiago Antonio; CARBONI, Andrea Piga; "Avaliação de métodos para caracterização do material particulado emitido por sistemas de freio", p-453-458. In: Anais do XXXII Simpósio Internacional de Engenharia. São Paulo: Blucher, 2025.
ISSN 23577592, DOI 10.5151/simea2025-PAP90