Análise dos parâmetros que influenciam a técnica de análise de imagem digital: uma abordagem para quantificação de íons fosfato e ferro (III)

Abstract

A análise de imagem digital tem se destacado como uma abordagem inovadora e acessível na Química Analítica, possibilitando o uso de smartphones como detectores em métodos quantitativos. No entanto, a ausência de padronização e a escassez de estudos detalhados sobre os parâmetros que influenciam a aquisição e o processamento das imagens ainda limitam a reprodutibilidade e a confiabilidade dessas metodologias. Este trabalho teve como objetivo principal desenvolver e otimizar uma metodologia baseada em análise de imagem digital, com ênfase na avaliação sistemática de parâmetros técnicos que afetam diretamente o desempenho analítico, como condições de iluminação, distância de captura, exposição do sensor e comportamento dos canais de cor RGB. Para isso, foi construída uma plataforma analítica com LEDs brancos e uma caixa em plástico ABS, garantindo controle das condições experimentais. Os íons fosfato e ferro(III) foram utilizados como analitos modelo para o desenvolvimento e otimização do método. Para a determinação de fosfato, empregou-se a reação do azul de molibdênio, enquanto o ferro(III) foi quantificado por meio da formação do complexo ferro-tiocianato. Os dados analíticos foram extraídos a partir dos canais RGB das imagens capturadas por diferentes modelos de smartphones. A avaliação sistemática e posterior otimização desses parâmetros experimentais resultaram em melhorias significativas no desempenho do método. A faixa de trabalho variou de 0,25 a 10,0 mg L-1, com precisão intradia de 2,1% a 4,9% e interdia de 4,5% a 6,8% para fosfato; e intradia de 1,6% a 5,7% e interdia de 2,2% a 6,2% para ferro(III). Para este último, também foram propostas faixas alternativas de 0,1 a 1,9 mg L-1 e 10,0 a 80,0 mg L-1. Os limites de detecção (LD) foram de 0,22 mg L-1 para fosfato e 0,18 mg L-1 para ferro(III), enquanto os limites de quantificação (LQ) foram de 0,68 e 0,54 mg L-1, respectivamente, todos calculados matematicamente. Pelo método visual, os valores de LD e LQ foram 0,1 mg L-1 e 0,3 mg L-1, para ambos os íons. A exatidão foi avaliada por diferentes abordagens: para fosfato, obtiveram-se recuperações de 88,5% a 107%, e para ferro(III), os resultados foram confirmados por comparação com a espectrofotometria UV-Vis, sem diferenças significativas (testes F e t, 95% de confiança). A reprodutibilidade foi confirmada com o uso de outros dois smartphones como detectores, apresentando curvas analíticas com valores de R2 superiores a 0,99 e coeficientes angulares similares. A sustentabilidade do método foi avaliada utilizando a ferramenta AGREE, obtendo um índice de “verdura” de 0,5, e mostrou alinhamento com os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) 3, 4, 6, 9, 12 e 13. Além disso, a metodologia foi aplicada ao monitoramento da qualidade do ar em Catalão – GO, avaliando a concentração de íons fosfato durante o outono e o inverno. As concentrações determinadas estavam dentro dos padrões legais e não apresentaram diferenças significativas daquelas obtidas por espectrofotometria UV-Vis. Os resultados obtidos demonstram que a abordagem sistemática de avaliação e otimização dos parâmetros envolvidos é essencial para aprimorar o desempenho de métodos baseados em imagem digital, garantindo maior reprodutibilidade, confiabilidade e robustez analítica. A metodologia desenvolvida, além de se mostrar viável e de baixo custo, reforça o potencial dessa técnica como uma alternativa sustentável e acessível, com aplicabilidade em diferentes contextos analíticos. As evidências apresentadas contribuem para o desenvolvimento de novos métodos baseados em imagem digital, ampliando as possibilidades de sua utilização em cenários com infraestrutura limitada.