Inteligentny, mobilny i energooszczędny czujnik gazów cieplarnianych
Ponieważ zmiana klimatu zwiększa ryzyko występowania ekstremalnych zjawisk pogodowych, istnieje pilna potrzeba monitorowania gazów cieplarnianych, w szczególności dwutlenku węgla, podtlenku azotu i metanu. Choć systemy monitorowania emisji stosowane przez wiele agencji krajowych są bardzo czułe – czyli pozwalają na dokładne oznaczanie różnych gazów atmosferycznych – są zazwyczaj skomplikowane, nieporęczne i drogie. W związku z tym wykorzystuje się je głównie jako statyczne punkty odniesienia, instalowane tylko w kilku wybranych miejscach. „Aby można było uzyskać bardziej kompleksowy obraz sytuacji, potrzebna byłaby znaczna liczba takich systemów monitorowania emisji, obejmujących duże obszary”, twierdzi Albert Romano-Rodriguez (strona w języku hiszpańskim), koordynator projektu NEOGAS, który został sfinansowany z programu działań „Maria Skłodowska-Curie”. Aby poszerzyć wachlarz opcji dostępnych dla władz i ekspertów, zespół NEOGAS opracował weryfikację koncepcji niskoenergetycznego urządzenia do wykrywania gazu, które będzie wykorzystywać funkcjonalność Internetu rzeczy (IoT) do modelowania prognoz. „Chociaż nadal potrzebne są pewne ulepszenia, byliśmy szczególnie zadowoleni, że nasze urządzenie działało przez kilka tygodni, nadal wykonując pomiary gazu”, dodaje Romano-Rodriguez z Wydziału Inżynierii Elektronicznej i Biomedycznej Uniwersytetu w Barcelonie, będącego gospodarzem projektu.
Budowa wysoce skutecznego urządzenia
Urządzenie czujnikowe zostało wykonane z wysoce porowatego polimeru przewodzącego, zwanego jako szkieletem metalo-organicznym, którego rezystancja zmienia się – w temperaturze pokojowej – pod wpływem gazów. Wydział Inżynierii Elektronicznej i Biomedycznej zsyntetyzował materiał, przygotował rezystor, a następnie przetestował urządzenie, mierząc jego rezystancję pod wpływem dwutlenku węgla i metanu – głównych gazów cieplarnianych. Aby przetestować te urządzenia, czujniki zostały umieszczone w gazoszczelnych komorach testowych. Po wprowadzeniu badanych gazów i mieszanin gazów zmierzono rezystancję elektryczną czujnika. „Zmiany rezystancji urządzenia zostały zarejestrowane przy stężeniach metanu i dwutlenku węgla poniżej ich rzeczywistych poziomów w powietrzu, potwierdzając skuteczność naszego dowodu koncepcji”, mówi Romano-Rodriguez.
Funkcjonalność Internetu rzeczy umożliwia zaawansowane modelowanie
W ramach globalnego mechanizmu monitorowania klimatu Komisja Europejska musi sporządzać roczne sprawozdanie z postępów, dlatego innowacje takie jak urządzenie NEOGAS mogą okazać się nieocenione. Pomimo obiecujących wyników laboratoryjnych potrzebnych jest szereg dalszych kroków, aby urządzenie NEOGAS osiągnęło swój pełny potencjał. Połączenie funkcji wykrywania z funkcjami IoT jest szczególnie obiecujące, ponieważ zebrane dane mogą informować o modelowaniu generowania i dystrybucji emisji gazów cieplarnianych spowodowanych przez człowieka, co ma kluczowe znaczenie dla opartego na dowodach planowania łagodzenia skutków i adaptacji. W tym celu zespół opracowuje obecnie energooszczędną płytkę drukowaną do integracji z urządzeniem i służącej do montażu czujnika. Zespół zajmuje się też poprawą właściwości materiałów do budowy urządzenia, aby zapewnić stabilność w czasie i zmniejszyć degradację, jak również jego zdolności wykrywania, aby zwiększyć czułość na gazy zakłócające, zwłaszcza te obecne w wilgotnym otoczeniu. „Kiedy skończymy te prace, nasz kompaktowy zintegrowany czujnik nanoelektroniczny będzie oferował znaczące korzyści w porównaniu z tradycyjnymi urządzeniami. Dzięki dostarczaniu dużej ilości danych o wysokiej rozdzielczości przestrzennej nasz system może stanowić uzupełnienie obecnie stosowanych podejść”, dodaje Romano-Rodriguez.
Słowa kluczowe
NEOGAS, czujnik, gaz cieplarniany, dwutlenek węgla, metan, internet rzeczy
