Nanotechnologia zmniejszy ryzyko zatrucia chlorem

"We wrocławskim przedsiębiorstwie wodociągowym, z którym współpracuję, chlor dodawany jest do wody na jednym z końcowych etapów jej oczyszczania. Znajdują się tam pomieszczenia, gdzie trzymane są butle ze skroplonym gazem. Kiedy kończy się zawartość jednej butli podpiętej do instalacji, wówczas należy przypiąć drugą. Gaz może się ulatniać zarówno podczas przepinania butli, jak i w sytuacjach nietypowych, kiedy zdarzy się wyciek z butli lub nieszczelność w systemie, który doprowadza chlor" - wyjaśnia w rozmowie z PAP Marta Fiedot.

MPWiK we Wrocławiu zdaje sobie sprawę z niebezpieczeństwa. Chlor może wywołać ostre reakcje alergiczne, zatrucia, a jego duże stężenie może spowodować zgon. Problem polega na tym, że - paradoksalnie - im większe stężenie gazu w powietrzu, tym słabiej jest on wyczuwalny. Dlatego niezbędne są czujniki, bez których nie da się wykryć jego obecności.

W warunkach laboratoryjnych można wykryć obecność nawet najmniejszej ilości gazu. Ale Marta Fiedot z Wydziału Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki Politechniki Wrocławskiej pracuje nad specyficznym czujnikiem. Musi on być odporny na zmiany wilgotności i temperatury. Takich czujników potrzebuje Miejskie Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji we Wrocławiu, gdzie są przechowywane bardzo duże ilości chloru. Jak mówi Marta Fiedot, firma ma różne czujniki, ale nie zawsze działają one optymalnie przy dużych zmianach wilgotności i temperatury. Dlatego badacze z Politechniki wspólnie z pracownikami firmy próbują skonstruować czujniki, które sprostają trudnym warunkom rzeczywistej pracy.

Opracowany przez Martę Fiedot czujnik jest niewielki. Ma rozmiary zapałki, a w jego budowie wykorzystano nanocząstki. Na płytce ceramicznej badaczka umieściła elektrody odprowadzające i doprowadzające sygnał elektroniczny do warstwy gazoczułej. "W typowym czujniku warstwą, która czuje gaz, są różnego rodzaju materiały zbudowane z tlenków. My domieszkujemy tlenki różnego rodzaju nanocząstkami. Do czujników chloru stosujemy nanocząstki platyny, złota i srebra po to, by odpowiadały one szybciej i bardziej selektywnie” – tłumaczy Marta Fiedot.

Testy przeprowadzone w laboratoriach oraz w magazynach MPWiK zakończyły się sukcesem. Proces wymaga optymalizacji. Uczeni pracują obecnie nad obudową czujnika. Dopiero wówczas powstanie produkt rynkowy.

"Staramy się umieścić czujnik w specjalnej obudowie o rozmiarach telefonu komórkowego, tak żeby można ją było zamontować na rurociągu lub w miejscu docelowym instalacji. Musi mieć wbudowany system, który zbiera dane, informuje użytkownika, czy i jakie jest zagrożenie” - wyjaśnia doktorantka.

Czujnik jest parocentymetrowy, ale niezbędna jest cała elektronika, więc całe urządzenie na pewno nie będzie miniaturowe. Alarmowanie będzie odbywało się bezpośrednio przez urządzenie w postaci sygnału dźwiękowego lub poprzez komputer. Czujnik będzie przesyłał dane do komputera docelowego. Wrocławskie wodociągi mają już system, który zczytuje dane z czujników umieszczonych w różnych miejscach. Inżynierowie starają się, żeby ich urządzenie było kompatybilne z tym systemem.

Badania wykazały, że zapotrzebowanie na tego typu czujniki jest duże. Jako laureatka programu „Grant Plus”, Marta Fiedot współpracowała nie tylko z MPWiK, ale także z trzema firmami zajmującymi się budową i sprzedażą czujników. W jej ocenie byłyby one zainteresowane wprowadzeniem ich na rynek. Zdaniem badaczki, czujniki chloru, to rynkowa nisza, którą można wypełnić. Szacowany koszt opracowywanego miernika jest konkurencyjny w porównaniu z obecnymi cenami.

Przedsiębiorcy wytwarzają chlor w sporych ilościach. To uboczny produkt wielu reakcji chemicznych. Kolejnym potencjalnym przemysłowym partnerem badaczy jest przedsiębiorstwo PCC Rokita, dysponujące rurociągami zewnętrznymi o długości kilkunastu kilometrów. Przedsiębiorcy mogliby oznaczać ewentualne nieszczelności na swoich rurociągach. Wygląda na to, że wrocławska uczona będzie mogła zaproponować czujniki skonstruowane według własnego projektu.

PAP - Nauka w Polsce, Karolina Olszewska

kol/ agt/