System wieloczujnikowy chroniący zdrowie i środowisko
Zamknięte okna mogą obniżyć ilość energii zużywanej przez budynek, ale może to mieć z kolei niekorzystny wpływ na zdrowie osób mieszkających w takim budynku. Wynika to z gromadzenia się związków chemicznych uwalnianych przez meble, dywany, farby i środki czyszczące. Rozwiązaniem jest ekonomiczny, inteligentny system wentylacji, który automatycznie oraz zgodnie z potrzebami dostarcza świeże powietrze do poszczególnych pomieszczeń. System można dostosować do różnych budynków, np. biurowców, szkół, szpitali czy prywatnych domów, a nawet poszczególnych pomieszczeń. To wyzwanie stało się celem projektu SENSINDOOR (Nanotechnology based intelligent multi-sensor system with selective pre-concentration for indoor air quality control). Partnerzy projektu pomyślnie opracowali nanotechnologiczny mikrosystem wybiórczego monitorowania niebezpiecznych substancji VOC umożliwiający wentylację regulowaną w zależności od potrzeb w pomieszczeniu. "Ten bardzo czuły system może selektywnie wykryć w powietrzu wewnątrz budynków niebezpieczne substancje VOC, głównie benzen, formaldehyd i naftalinę, w stężeniu kilku części na miliard (ppb) spośród wielu innych gazów organicznych i nieorganicznych", mówi koordynator projektu, profesor Andreas Schütze. "Stało się to możliwe dzięki zastosowaniu nowych technologii osadzania za pomocą lasera impulsowego (PLD) do integracji warstw czułych na gaz na dwóch platformach mikroczujników: półprzewodniku opartym na tlenku metalu oraz tranzystorach polowych typu SiC-FET (opartych na węgliku krzemu i czułych na określone gazy)". Czujniki te połączono z selektywnymi prekoncentratorami opartymi na materiałach ze strukturami metaloorganicznymi (MOF) osadzonymi na mikropłytach grzejnych, które pochłaniają docelowe gazy. Integracja nowatorskich czujników gazów oraz prekoncentratorów w jednym mikrosystemie daje możliwość osiągnięcia niespotykanych wcześniej poziomów czułości i selektywności. Jeśli stężenie jednego z niebezpiecznych gazów VOC przekroczy określony limit, system wentylacji zostanie automatycznie aktywowany, tak aby doprowadzić świeże powietrze ograniczające ekspozycję na te gazy, zapewniając przez to odpowiednią jakość powietrza. "Zwiększenie skali wszystkich zastosowanych rozwiązań technicznych, zwłaszcza osadzania czułych na gaz warstw PLD oraz kalibracja czujników, wykazało potencjalnie niskie koszty opracowania takich systemów, a przez to ich przydatność komercyjną. Pozwoli to na instalację czujników jakości powietrza w każdym pomieszczeniu i umożliwi kompleksowe sterowanie procesami wentylacji", wyjaśnia Schütze. Ponadto naukowcy podjęli współpracę w ramach innych projektów z zakresu metrologii. Celem tych prac było rozwiązanie problemu standaryzacji w pomiarach VOC oraz określenie niezawodnych standardów i punktów odniesienia do porównania innych czujników. Standardy te mają kluczowe znaczenie dla użytkowników, którzy nie mogą sprawdzić danych prezentowanych przez producentów. Udoskonalają również działanie dostępnych na rynku czujników, które monitorują jakość powietrza wewnątrz pomieszczeń wyłącznie za pomocą sumarycznego parametru dla VOC. Technologia opracowana w projekcie SENSINDOOR umożliwia rozróżnianie niebezpiecznych i obojętnych VOC. Według Schütze'a: "Technologie opracowane do selektywnego pomiaru gazów w zakresie ppb będą miały istotne implikacje dla sektora bezpieczeństwa i zdrowia żywności, np. do diagnozy ostrych chorób oraz badań przesiewowych w kierunku raka. Zwiększą również bezpieczeństwo przemysłowe, ponieważ benzen jest aktualne przedmiotem zaniepokojenia, a jego dopuszczalne wartości progowe zostały ostatnio znacząco obniżone. Dodatkowo te technologie można zastosować w systemach bezpieczeństwa do wykrywania materiałów wybuchowych w miejscach publicznych, takich jak dworce kolejowe, lotniska czy sklepy". Projekt SENSINDOOR przyczyni się zatem do poprawy zdrowia i zwiększenia bezpieczeństwa obywateli EU oraz zapewni większy komfort przebywania w domu czy pracy.
Słowa kluczowe
SENSINDOOR, jakość powietrza w pomieszczeniach, selektywne wykrywanie lotnych związków organicznych (VOC), pulsacyjne osadzanie laserowe, półprzewodnik oparty na tlenku metalu, tranzystory polowe typu SiC-FET (oparte na węgliku krzemu; czułe na określone gazy), struktury metaloorganiczne, prekoncentrator