Európai tudósok egy fénytechnológiát fejlesztettek ki, amellyel környezetbarátabbá tehető a szennyvíz

A szennyvíz hamarosan tisztábbá válik és kevésbé lesz káros a növényekre és az állatokra, köszönhetően egy új, ultraérzékeny vízérzékelőn...

A szennyvíz hamarosan tisztábbá válik és kevésbé lesz káros a növényekre és az állatokra, köszönhetően egy új, ultraérzékeny vízérzékelőnek, amelyet európai tudósok fejlesztettek ki, ami lehetővé teszi, hogy már a legkisebb mennyiségű mérgező anyagot is észleljék fény segítségével.

Az európai tudósokból álló konzorcium egy új lézerrendszert fejleszt jelenleg is, amely a szennyvízben található mérgező anyagok nyomainak észlelésére szolgál.

A szennyvíz - kereskedelmi, háztartási vagy ipari környezetben használt, emberi felhasználással szennyezett víz - nagyon veszélyes a vadon élő állatokra és az élelmiszerláncokra, ha mérgező vegyületek maradnak benne.

A nemzetközi szabványoknak megfelelő tisztítás szükségességével a tudósok arra törekszenek, hogy a szennyvíz mentes legyen olyan veszélyes anyagoktól, mint az olajrészecskék, és a kemény anyagoktól, például a kövektől.

Most azonban a svájci Alpes Lasers mérnöki cég kutatói összeálltak olajipari partnerek és tudományos intézetek egy csoportjával egy ultragyors érzékelő létrehozása érdekében, amely a mérgező szennyvizet ártalmatlanná teszi az olaj és a lebegő szilárd anyagok legkisebb koncentrációjának érzékelésével a vízben.

A detektálási sebesség javításához mesterséges intelligenciát és gépi tanulást alkalmaznak, és ezzel az új lézerrendszerrel folyamatosan figyelik a vizet egy élő környezetben, mintavétel vagy előkészítés nélkül.

Hiperspektrális képalkotás - az infravörös és más fényhullámhosszok keverékének fényképezésére szolgáló technika - segítségével az érzékelő felismeri az emberi szem vagy a hagyományos képalkotó módszerek számára megkülönböztethetetlen mikroszkopikus kórokozókat.

Olajfeldolgozás

A káros szennyvíz melléktermékek különösen akkor keletkeznek, ha a természetben előforduló nyersolajat feldolgozzák, desztillálják és finomítják új, hasznos üzemanyagok, például dízel, kerozin és cseppfolyósított kőolaj előállításához.

A hűtővíz, a feldolgozóvíz, a csapadékvíz és az egészségügyi szennyvíz előállítása során az olajfinomítók arra törekedtek, hogy csökkentsék a veszélyes melléktermékek számát azáltal, hogy megfigyelték a szennyvizeket finomítási folyamataik kritikus szakaszaiban.

De ezzel az új fényalapú analizátorral kevesebb szennyező anyag jut a környezetbe az olajfinomítás során, miközben egyidejűleg 10%-kal optimalizálja a nyersolajból történő vízkivonás alapvető folyamatait.

Noha a kifinomult technikák jelenleg akusztikát alkalmaznak a nyersolaj összes alkotóelemének azonosítására, néhány veszélyes elem továbbra is jelen lehet a szennyvízben.

Frekvencia fésűk

A HYDROPTICS európai konzorcium, amelynek célja, hogy globális vezető szerepet töltsön be az olajfinomításban, a legérzékenyebb és az egyik legelső vízanalizátort dolgozta ki a Kvantum-Kaszkád Lézeres Frekvenciafésűk használatával.

A Kvantum-Kaszkád Lézeres Frekvenciafésűk olyan új lézerforrások, amelyek egyenlő távolságra koherens módon kapcsolt optikai módokat biztosítanak a középső IR tartományban, jelenleg spektroszkópiás alkalmazásokban éppen az egyedi tulajdonságuk miatt.

Gyors feldolgozás

Jelenleg a kvantum-kaszkád lézerek a víz olajtartalmának mérésére használhatók . Ehhez azonban referenciaminta szükséges, amely több órát is igénybe vehet az eredmény előkészítésében és kiadásában.

De ez az új HYDROPTICS készülék percek alatt képes méréseket végezni. A projekt koordinátora, Dr. Sargis Hakobyan elmondta: "A HYDROPTICS tudósai két lézert használnak az olaj-víz tartalom folyamatos monitorozására hosszú ideig, ami nem lehetséges a jelenlegi, egyetlen lézert használó technikákkal."

"Gépi tanulási technikákat fejlesztünk az adatok gyűjtésére és elemzésére az extrakciós folyamat finomítása érdekében."

Az EU az Egyesült Államok után a világ második legnagyobb kőolajtermék-előállítója, napi finomítási kapacitása körülbelül 15 millió hordó, amely a teljes globális kapacitás 16%-át teszi ki.

"Új, ultraérzékeny olaj a vízben online analizátorunk azt jelenti, hogy Európa jelentős ipari vezetésre tehet szert. Alapvetően a HIDROPTICS lehetővé teszi az európai olajipar számára, hogy jobb hozamot érjen el kevesebb hulladékkal, és legyen olyan mellékterméke, amelyet újra felhasználhatunk, miközben pozitív környezeti hatása van," - mondta Dr. Hakobyan.

Folyadék elemzés

A konzorcium látja annak a hosszú távú következményeit, hogy a HIDROPTICS minden iparághoz igazodhat, amelynek folyadékokban vagy gázokban kell molekuláris kimutatást végezni.

Dr. Hakobyan elmondta: "Arra számítunk, hogy azok az iparágak, amelyek folyadékok vagy gázok rendkívül érzékeny elemzését végzik el, részesülhetnek a HYDROPTICS előnyeiből a felszíni vizek megfigyelése során a foszfát és nitrát szennyeződés szempontjából".

A konzorcium szerint 2023-ig elkészülhet a prototípus. Dr Muller elmondta: "Arra számítunk, hogy kipróbálunk egy működő prototípust, amelyet olajfinomítói környezetben építünk be két olaszországi és törökországi üzemben. A prototípus minden részét a megfelelő partner laboratóriumok ellenőrzik." (1)

(1) - https://www.photonics21.org/2020/scientists-use