Nowe narzędzia poprawiają jakość powietrza w kabinie i chronią przed zanieczyszczeniami organicznymi i szkodliwymi poziomami ozonu
W ramach finansowanego ze środków UE projektu MACAO zaprezentowano wydajne i dokładne mikroanalizatory do wykrywania i analizy różnych krążących zanieczyszczeń gazowych powstających w kabinach statków powietrznych lub wytwarzanych przez systemy klimatyzacji. Nowe narzędzia mogą monitorować z niespotykaną dotąd szybkością szkodliwe stężenia lotnych związków organicznych (LZO) i ozonu, w tym również gatunków, które nie były nigdy wcześniej wykrywane.
Kabina statku powietrznego to swego rodzaju laboratorium chemiczne
W kabinie statku powietrznego może mieścić się wiele obiektów, takich jak salony, bary z przekąskami, kina czy sklepy wolnocłowe. W przestrzeni tej może jednak gromadzić się też mieszanka zanieczyszczeń gazowych. Powietrze unoszące się wewnątrz samolotu jest połączeniem powietrza krążącego w kabinie oraz powietrza z zewnątrz, które jest sprężane przez silniki samolotu. Do kabiny mogą dostawać się również LZO czy ozon – a zwłaszcza ozon – gdy samolot leci na dużej wysokości, w pobliżu warstwy ozonowej. Powietrze w kabinie mogą zanieczyszczać też niepożądane produkty uboczne zachodzącego w silniku spalania, takie jak tlenki azotu, podczas gdy inne zanieczyszczenia pochodzą z jej wnętrza – ulatniający się z napojów alkoholowych etanol i uwalniany z wyposażenia wnętrza formaldehyd. Wszystkie te zanieczyszczenia gazowe stanowią zagrożenie dla zdrowia i komfortu pasażerów oraz załogi. Długotrwałe przebywanie w miejscach o podwyższonych poziomach ozonu i LZO wiąże się z bólami głowy oraz problemami z układem oddechowym i sercowo-naczyniowym.
Szybka analiza o wysokim poziomie czułości
Projekt MACAO miał na celu ustalenie planu obejmującego wszystkie te zagadnienia. W ramach projektu opracowano dwa przyrządy analityczne oparte na urządzeniach mikroprzepływowych do pomiaru stężeń głównych substancji zanieczyszczających powietrze w samolotach. Jeden mikroanalizator dokonuje pomiaru stężenia różnych LZO, podczas gdy drugi mierzy stężenie ozonu. W zakresie mikroanalizatora LZO poczyniono duże postępy techniczne. Analizator benzenu, wyposażony w nową jednostkę do wstępnego zagęszczania został pomyślnie opracowany i zatwierdzony w warunkach laboratoryjnych, wykazując zdolność prototypu do adsorpcji i desorpcji określonych gatunków organicznych. „Opatentowany przyrząd z powodzeniem wykrywał stężenia LZO na poziomie 60 części na milion w próbce zawierającej tylko 20 ml powietrza”, zauważa Stéphane Le Calvé, koordynator projektu MACAO oraz dyrektor ds. badań we francuskim Narodowym Centrum Badań Naukowych (CNRS). Dzięki granicy wykrywalności na poziomie 3,6 pikograma nowe urządzenie dysponuje około 40–260 razy wyższą czułością niż najnowocześniejsze przenośne, zminiaturyzowane przyrządy (o granicy wykrywalności na poziomie od 140 do 940 pikogramów). Jedną z zalet nowo opracowanych technologii jest bardzo krótki czas potrzebny na pobranie próbek i przeprowadzenie analizy. „Jako że urządzenia wymagają tylko niewielkiej próbki powietrza, pozwala to na skrócenie czasu jej pobierania do około 4 minut przed rozpoczęciem analizy, która trwa 10 minut. Możliwe jest zatem przeprowadzanie analizy jakości powietrza co 15 minut”, wyjaśnia Le Calvé. Szczególną innowacją wprowadzoną w ramach projektu MACAO jest fakt, że do tej pory nie istniały żadne odpowiednie przyrządy zaprojektowane specjalnie do pomiaru stężenia krążących w kabinie LZO i ozonu. Możliwość analizowania bardzo małych ilości tych gazów za pomocą urządzeń mikroprzepływowych jest stosunkowo nowa. Zespół projektu MACAO dąży teraz do dalszego rozwoju mikroanalizatorów i zastosowania bardziej wydajnego oprogramowania, aby uczynić je w pełni automatycznymi i solidniejszymi. Wszystkie te czynniki są niezbędne do przeprowadzenia demonstracji tego rozwiązania w warunkach prawdziwego lotu.
Słowa kluczowe
MACAO, lotne związki organiczne (LZO), ozon, zanieczyszczenie, kabina statku powietrznego, jakość powietrza, urządzenia mikroprzepływowe
