Opsporing af forurenere

Det kan være vanskeligt at bevise kriminelle intriger - for eksempel når de involverede hemmeligt udleder farligt spildevand i kloakker. Et nyt sensorsystem udviklet af Fraunhofer-forskere og deres partnere kan snart hjælpe sikkerhedsorganer med at fastslå fejl:anbragt i en spildevandskanal, det detekterer relevante stoffer og hjælper med at isolere og udsætte forurenere.

Der er altid et sort får, og industrien er ingen undtagelse. Mens størstedelen af ​​virksomheder bortskaffer deres spildevand korrekt, nogle få ønsker at undgå de dermed forbundne omkostninger, så de udleder stille og i det skjulte deres farlige spildevand i kloakkanalerne. I det store hele, sikkerhedsmyndigheder har i øjeblikket ingen midler til at opdage denne form for miljøkriminalitet i bred skala - det ville langt overstige deres arbejdsstyrkekapacitet. Men dette ulovlige spildevand udgør store udfordringer for operatører af spildevandsbehandlingsanlæg og kan endda resultere i omsætning af de berørte spildevandsrensningsdamme.

Påvisning af forurenende stoffer i spildevand

Et nyt sensorsystem kan snart gøre det lettere for sikkerhedsmyndigheder at afsløre den slags forseelser. Teknologien er udviklet af forskere ved Fraunhofer Institutes for Integrated Circuits IIS og for Reliability and Microintegration IZM, sammen med deres partnere i EU microMole-projektet. "Sensorsystemet er designet til at detektere visse stoffer, der typisk findes i påvirket spildevand, " forklarer Dr. Matthias Völker, gruppeleder hos Fraunhofer IIS. "Det består af to sensorkomponenter - fysiske sensorer og en kemisk sensor - samt et energistyringssystem, et kontrol- og kommunikationssystem og et prøveudtagningssystem." Hvis plettet spildevand gentagne gange forårsager problemer på spildevandsrensningsanlæg, sikkerhedsmyndigheder kunne undersøge kloaksystemet på visse punkter og, ved at tage flere målinger, gradvist nærme sig og i sidste ende afsløre gerningsmanden.

For at tage målene, en robot placerer tre ringe i spildevandsrøret. Den første ring er placeret direkte foran det mistænkte firmas indløb og den anden lige bagved. Begge ringe er udstyret med en fysisk sensor til måling af forskellige parametre, såsom temperatur, pH og vandledningsevne. De to ringe kommunikerer trådløst med hinanden og sammenligner måledataene fra deres sensorer. Forskellige målinger kan skyldes, at der er blevet udledt farligt spildevand fra den pågældende bygning. Den tredje ring, som er monteret lidt længere tilbage i spildevandskanalen, er udstyret med en kemisk sensor og et prøveudtagningssystem. Hvis den anden ring sender et specielt signal, disse systemer "vågner op." En mikropumpe trækker nogle få mikroliter af spildevandet, fortynder det og kanaliserer det til kemikaliesensoren, som har seks elektroder, der hver er belagt med en speciel polymerbelægning. Det unikke ved dette system er, at disse polymerlag indeholder forskellige mellemrum, der hver især har en perfekt størrelse til at rumme visse forurenende stoffer - meget ligesom brikker i et puslespil. Når disse forurenende stoffer binder til polymerlaget, deres elektriske kapacitet ændres, så når elektroderne fornemmer en sådan ændring, det tyder på, at spildevandet indeholder visse forurenende stoffer. Imidlertid, dette kan ikke bruges som bevis i en domstol, så systemet trækker også en lille prøve af spildevandet, som derefter kan testes grundigt i hånden i laboratoriet. For at gøre det muligt for kemikaliesensoren at blive brugt til flere målinger, en renseopløsning skyller de vedhæftede molekyler ud igen efter hver måling.

Sensorsystemet er skabt i et samarbejde mellem flere forskningsinstitutioner og andre partnere. Fraunhofer IIS-forskerne udviklede elektronikken, sensormodulets signalopsamling og evaluering, og systemets energiforsyning. Deres kolleger hos Fraunhofer IZM var ansvarlige for BUS-systemet på metalringen og for designet af de vandtætte stikkontakter til de enkelte komponenter og det vandtætte og kemikalietætte hus. De miniaturiserede også de fysiske sensorer.

Storstilet testkørsel planlagt

Komponenterne blev først testet individuelt i projektpartneres laboratorier, så alt sammen i et kunstigt spildevandssystem med rigtigt spildevand. I det tredje trin, forskellige komponenter blev testet i et rigtigt spildevandsrør. De første resultater er lovende:"Systemet opdagede mistænkt spildevand og udløste en tilsvarende alarm, opsummerer Harald Pötter, afdelingsleder hos Fraunhofer IZM. Som led i et opfølgningsprojekt, Fraunhofer IZM-forskerne ønsker nu at udføre en storstilet testkørsel af systemets fysiske sensorer med partnere i fem europæiske byer.