Nanotechnologia w walce ze smogiem

Dane WHO są alarmujące. Z powodu niskiej jakości powietrza tylko w Europie umiera przedwcześnie nawet 500 tys. osób rocznie, w Polsce jest to około 45 tys. osób rocznie. Jeszcze bardziej szkodliwe może być powietrze w naszych domach, które w sezonie grzewczym może być nawet kilkukrotnie bardziej szkodliwe niż na zewnątrz. W domach jesteśmy też narażeni na zatrucie tlenkiem węgla, który tylko w Polsce co roku zabija kilkadziesiąt osób. Wszystkie toksyczne substancje, nawet te o bardzo niewielkim stężeniu, można jednak wykryć dzięki nowoczesnym czujnikom.

Już niedługo informacje o stężeniu toksyn unoszących się w powietrzu będzie można otrzymać niemal w każdym miejscu. Dzięki miniaturowym czujnikom opartym na nanotechnologii, które można umieścić w każdym urządzeniu internetu rzeczy w domu, system sam podejmie decyzję o koniecznych działaniach. W miastach przyszłości takie urządzenia mogłyby pomóc w walce ze smogiem.

– W AerNos opracowaliśmy niewielki czujnik gazów oparty na nanotechnologii. Jest to mały chip 3 na 3 mm, który może wykryć wiele rodzajów gazów równocześnie, nawet o bardzo niskich stężeniach rzędu części na miliard. Jest niedrogi, niewielki i może zostać wykorzystany w urządzeniach internetu rzeczy. Oznacza to możliwość monitorowania jakości powietrza, wykrywania szkodliwych gazów i innych zastosowań elektronicznego nosa, również do celów ochrony zdrowia – mówi agencji informacyjnej Newseria Innowacje Larry Eason z AerNos.

Czujniki wykrywają m.in. gazy czy lotne związki organiczne, a ponieważ są niewielkich rozmiarów, można je umieścić w niemal wszystkich urządzeniach internetu rzeczy.

– Proszę wyobrazić sobie systemy oczyszczania powietrza, inteligentne systemy wentylacji, system alarmowy, termostat, wszystkie te urządzenia, które znajdują się w domu, w garażu, w pokoju dziecinnym, w sypialni, w salonie, w kuchni – wszystkie mogą być wyposażone w zaawansowane czujniki, które łączą się z innymi inteligentnymi urządzeniami – przekonuje ekspert.

Urządzenia internetu rzeczy (tzw.: IoT) wyposażone w czujnik będą mogły same się ze sobą kontaktować i działać tak, by maksymalnie oczyścić powietrze w domu – zamykając lub otwierając okna, uruchamiając oczyszczacz lub nawilżacz powietrza czy jonizator. W przypadku niebezpiecznego dla życia stężenia gazów mogą natomiast podnieść alarm i ostrzec domowników.

– Konsumenci uzyskują możliwość automatycznego włączania systemów wentylacji i oczyszczania powietrza na podstawie danych dotyczących jakości powietrza wewnątrz domu. Jeżeli jakość powietrza na zewnątrz jest dobra, do domu wprowadzone zostanie świeże powietrze, a jeśli jest zła, dom zostanie przed nim zabezpieczony. Dla właściciela domu oznacza to ochronę oraz poprawę zdrowia i bezpieczeństwa – podkreśla Larry Eason.

Urządzenie sprawdzi się także w samochodach. Naukowcy z Cambridge określili samochody mianem „pojemników z toksycznym gazem”. Nawet elektryczne pojazdy mogą być dla użytkowników niebezpieczne – przesz systemy wentylacji dostają się do nich szkodliwe substancje emitowane przez inne samochody. Prof. Stephen Holgate z Southampton University szacuje, że poziom zanieczyszczeń w samochodach może być nawet dwanaście razy wyższy niż na zewnątrz. Wykazują to także przeprowadzane w największych miastach testy, które pokazują, że to użytkownicy samochody są bardziej narażeni na toksyn niż np. rowerzyści.

– Możliwość wykrycia zanieczyszczeń powietrza wewnątrz samochodu, ozonowania zanieczyszczeń, włączenia i wyłączenia systemu oczyszczania powietrza to potężne narzędzie, które mogą zapewnić firmy motoryzacyjne – wskazuje ekspert.

Technologia ma być już wkrótce dostępna też w miastach. Już teraz największe metropolie stosują oczyszczacze powietrza, np. w przedszkolach i żłobkach, inne stawiają na duże pochłaniacze smogu w centrach miast. Dzięki nanotechnologii można byłoby na bieżąco reagować na zanieczyszczenia i obecność toksyn. Research and Markets podaje, że globalny rynek systemów kontroli zanieczyszczenia do 2025 roku będzie wart 98 mld dol.

Opisana technologia nie jest jedyna. Oferta czujników badających jakość powietrza i dająca możliwość oczyszczania go jest coraz większa. Przykładem jest projekt EcoLife.

– Projekt EcoLife to system, który umożliwia pomiar zanieczyszczenia powietrza wewnątrz budynków oraz na zewnątrz budynków, a także analizę zebranych danych i zarekomendowanie użytkownikom działań, co zrobić, żeby poprawić lokalną jakość powietrza. Lokalną – czyli mówimy o powietrzu w zamkniętych pomieszczeniach, tak aby oddychać powietrzem, które nie ma negatywnego wpływu na nasze zdrowie – tłumaczy w rozmowie z agencją informacyjną Newseria Innowacje Adam Pastuszka z firmy Eco Life.

Projekt EcoLife to system, który umożliwia pomiar zanieczyszczenia powietrza wewnątrz budynków oraz na zewnątrz budynków, a także analizę zebranych danych i zarekomendowanie użytkownikom działań, co zrobić, żeby poprawić lokalną jakość powietrza.

System Eco Life umożliwia pomiar smogu (PM 10 i PM 25) i gazów organicznych wewnątrz pomieszczeń, a wyniki można porównać z zanieczyszczeniem na zewnątrz. System sam analizuje dane zgromadzone przez stacje wewnętrzną i zewnętrzne i rekomenduje, co należy zrobić, aby poprawić jakość powietrza w pomieszczeniu. Jednocześnie w rozwiązaniu wykorzystuje się niskokosztowe czujniki. W ten sposób na domową stację może sobie pozwolić niemal każdy.

Z kolei w Glasgow uruchomiono program "Sensing the City", który ma usprawnić proces monitorowania zanieczyszczenia powietrza, a czujniki mobilne uzupełniają tradycyjne stacje. Z kolei dzięki współpracy firm Google i Aclima ma powstać sieć czujników działających w ramach internetu rzeczy. Problemem jest jednak nie tylko skala zanieczyszczenia powietrza na otwartej przestrzeni, ale i wewnątrz budynków, w mieszkaniach czy miejscu pracy.

– Wewnątrz pomieszczeń jesteśmy w stanie już w tym momencie oczyścić to powietrze, którym oddychamy ze skutecznością 99 proc. Zanieczyszczenie powietrza na zewnątrz jest problemem systemowym i ten problem systemowy narastał przez ostatnie 40-50 lat, więc to jest trochę tak jak z odchudzaniem się – jeżeli ktoś nabierał masy przez lat 5-10, to trudno jest rozwiązać ten problem w krótkim czasie. Podobnie jest ze smogiem – wskazuje ekspert.