Koniec z bezkarnym zatruwaniem rzek? Ten polski startup wykryje skażenie w kilka sekund

Zgodnie z obowiązującą tzw. ustawą ściekową (Rozporządzenie Ministra Gospodarki Morskiej i Żeglugi Śródlądowej z dnia 12 lipca 2019 r.) monitoring ścieku wskazuje odpowiednie normy, wg których powinien być analizowany - dla każdego ze związków chemicznych, których obecność jest monitorowana w ścieku komunalnym, podana jest odpowiednia metoda pomiarowa, na podstawie, której można potwierdzić lub wykluczyć obecność danej substancji. Ustalone są również stężenia dopuszczalne i granica, która nie powinna być przekroczona. Nie przewiduje jednak metod ciągłego monitoringu, a to właściwie byłoby najbardziej efektywnym sposobem na kontrolę ogólnego stężenia substancji trujących w płynącym ścieku. Tym bardziej, że część substancji, które dostają się do ścieku komunalnego, nie rozpuszcza się w wodzie ani się z nią nie miesza.

- Węglowodory, głównie ropopochodne, których gęstość jest mniejsza niż gęstość wody, płyną głównie po powierzchni. Ponadto, jeśli są wprowadzane nielegalnie do ścieku, wówczas ich przepływ nie jest ciągły. Oznacza to, że tradycyjna metoda próbkowania może wykryć jedynie bardzo duże zrzuty, a i to nie zawsze. Monitoring ciągły, choć niewskazany bezpośrednio przez ustawę, może znacząco wspomóc pracę tradycyjnych laboratoriów, tj. dostarczać wiedzy, w jakim momencie podejrzaną próbkę pobrać. To w kwestii formalnej. Ale monitoring ciągły powoduje również, że gdy coś się dzieje, można bardzo szybko zareagować. Oto przykład: jeśli ktoś pokusi się o nielegalny zrzut węglowodorowy, nasze urządzenie może to wykryć, a oczyszczalnia – zamknąć przepływ, zebrać węglowodory, np. odpowiednim sorbentem i nie dopuścić do zniszczenia naturalnych systemów oczyszczalni - zauważa dr Karolina Orłowska, Chief Scientific Officer z Gekko Photonics.

Gekko Photonics i Spectrally

Rozwiązania opracowywane przez Gekko Photonics można stosować w diagnostyce w postaci monitoringu ciągłego (ang. constant monitoring - CM), pożądanego również w zastosowaniach przemysłowych. I ważnego, gdy urządzenie ma działać jako narzędzie pomiaru przesiewowego.

– Sercem każdego z oferowanych rozwiązań jest autorski, modułowy spektrometr Ramana, opracowany i wykonany przez zespół naszych inżynierów – podkreśla dr Bartosz Kawa, Chief Technology Oficer Gekko Photonics.

Fizycznie montaż urządzenia i jego przygotowanie do pracy zajmuje jeden dzień. Monitoring ścieku komunalnego pod kątem węglowodorów może działać niemal od razu od momentu instalacji.

– Zawsze proponujemy okres pilotażu, podczas którego wraz ze zleceniodawcą szukamy obszarów monitorowania lub testujemy, czy sprawdzają się te przygotowane w konkretnych warunkach. To jest też świetny czas, żeby przeprowadzić wszystkie szkolenia i lepiej zrozumieć, jak duży potencjał ma monitoring przesiewowy. Oczywiście nie ograniczamy się do znanych nam już obszarów. Jeżeli przedmiotem analiz jest np. ściek poprodukcyjny, patrzymy, co jest standardem, a co odstępstwem od normy. I według instrukcji zleceniodawcy przygotowujemy system komunikatów czy alertów na te konkretne zdarzenia - zaznacza dr Orłowska.

Spektrometria Ramana to technika analizy chemicznej dobrze znana wśród technik stosowanych pod dachami uniwersytetów, rzadziej – poza nimi. Jej największą zaletą jest szczegółowość, a metrologicznie mówiąc, wysoka czułość i rozdzielczość pomiarowa. Obecnie to jedyna metoda rozróżniająca niemal pojedyncze wiązania w badanych cząsteczkach, a to szczególnie ważne, kiedy szuka się igły w stogu siana. Najważniejszą wadą spektroskopii Ramana wciąż pozostaje sposób prezentacji wyniku - widmo, czyli skomplikowany wykres maksimów lokalnych, tzw. pików, którego interpretacja w rzeczywistości laboratorium przemysłowego lub instalacji do testu przesiewowego wydaje się bardzo czasochłonna, a przez to niepraktyczna - zwłaszcza jeśli analizie poddana jest złożona mieszanina wieloskładnikowa.

- Rozwiązanie Gekko Photonics nie jest wyłącznie instrumentem pomiarowym dostarczającym widma ramanowskie, ale przede wszystkim narzędziem do wyszukanej analizy. Język światła, po procesie „tłumaczenia”, może powiedzieć bardzo wiele o chemii badanej próbki - dodaje dr Bartosz Kawa.

Nie tylko ścieki, także woda

Monitoring prowadzony przez urządzenie Gekko Photonics nie służy do tego, by zastąpić badania laboratoryjne opisane w normach, ale ma przede wszystkim poprawić skuteczność pomiarów, które mogą wskazywać na zanieczyszczenie lub inną niepożądaną zmianę chemiczną (oczywiście pamiętając, że urządzenie wykrywa zmiany na poziomie zmiany wiązań chemicznych). Technologia ta, wsparta przez odpowiedni algorytm, może nas ostrzec przed konsekwencjami celowego skażenia wody. Kilka połączonych i współpracujących ze sobą urządzeń pozwoliłoby już na poziomie gminy sprawdzić, z jakiego obszaru płynie zanieczyszczenie.

- Dzięki temu można byłoby pokusić się o zawężenie grona potencjalnych sprawców. Co ważne, poza dostępem do zasilania - czy to sieciowego, czy poprzez wymianę i ładowanie akumulatorów raz na dwa tygodnie - urządzenie Spectrally nie wymaga stosowania żadnych części wymiennych - zapewnia dr Orłowska. I dodaje: - Stworzyliśmy technologię, która umożliwia monitorowanie każdego zdarzenia powiązanego z chemią organiczną. Dosłownie każdego. Obecnie dominują testy, które wymagają pobrania próbki. Jak mówiliśmy wcześniej, poznajemy historię nie tyle jednego zdarzenia, ile historię wycinka pewnego zdarzenia. I na podstawie tej namiastki informacji domyślamy się szczegółów.

- A monitoring ciągły, który proponujemy, to pomiar nawet co kilka-kilkadziesiąt sekund. Zamiast jednego czy kilku punktów pomiarowych - kilka tysięcy. To pokazuje, jak dokładna i skuteczna jest to metoda – podkreśla dr Bartosz Kawa.