Technologia laboratorium chipowego rozpoczyna nową erę analiz wody
Metale ciężkie stanowią wysoce toksyczne i nieulegające biodegradacji składniki chemiczne. Ich naturalne występowanie w środowisku jest niezaprzeczalne, podobnie jak fakt, że większość zanieczyszczeń metalami ciężkimi stanowi skutek działalności człowieka – górnictwa, produkcji przemysłowej czy rolnictwa. „Woda pitna stanowi główny wektor narażenia ludzi na kontakt z metalami ciężkimi”, zauważa koordynator projektu PANDa Clément Nanteuil, dyrektor generalny francuskiej firmy Klearia. „W związku z tym zostały wprowadzone bardziej restrykcyjne przepisy dotyczące wody pitnej, co zapoczątkowało poszukiwania nowych, szybszych i bardziej czułych metod badawczych, które pozwolą na wykrywanie nawet śladowych ilości metali ciężkich w wodzie”. Obecne badania przeprowadzane głównie w laboratoriach są często niezwykle czasochłonne i kosztowne. Czasy realizacji badań często wynoszą od kilku tygodni do kilku miesięcy ze względu na konieczność transportowania próbek, ich obróbki wstępnej, a następnie przetwarzania danych z badań. Dysponujemy także metodami pozwalającymi na monitorowanie jakości wody w czasie rzeczywistym, jednak dane nie są zawsze rzetelne, same urządzenia wymagają konserwacji, a do ich obsługi wymagani są przeszkoleni pracownicy. Na rynku dostępne są także tanie komercyjne zestawy testowe, jednak ich dokładność pozostawia wiele do życzenia, zwłaszcza gdy porównamy je z badaniami laboratoryjnymi. „Nietrudno dostrzec zatem potrzebę opracowania lepszego rozwiązania do monitorowania jakości wody”, dodaje Nanteuil. „Istniejące rozwiązania wykorzystujące badania laboratoryjne są zbyt wolne i uniemożliwiają natychmiastową reakcję, dostępne testy nie są wystarczająco czułe na potrzeby zastosowań przemysłowych, a koszty, niezawodność i wymagania konserwacyjne lokalnie instalowanych systemów pozostawiają wiele do życzenia”.
Niezawodne i dokładne testy
Firma Klearia postanowiła rozwiązać ten problem, opracowując urządzenie PANDa, czyli przenośny wykrywacz toksycznych metali ciężkich i zanieczyszczeń w wodzie, który jest w stanie wykryć nawet bardzo niewielkie stężenia różnych substancji. „Dostrzegliśmy lukę technologiczną i zdecydowaliśmy, że może to być dla nas doskonała nisza rynkowa”, wyjaśnia Nanteuil. „Postanowiliśmy połączyć mocne strony i korzyści płynące z zastosowania wszystkich trzech obecnie dostępnych technologii w ramach jednego rozwiązania”. Opracowane przez zespół urządzenie pozwala jego użytkownikom na przeprowadzanie rzetelnych badań wykrywających mikrozanieczyszczenia metalami ciężkimi w czasie rzeczywistym, umożliwiając natychmiastową reakcję na zanieczyszczenia. Kalibracja i czyszczenie sprzętu pomiędzy kolejnymi pomiarami zostały zautomatyzowane w celu minimalizacji możliwości wystąpienia błędów ludzkich. „Szybkie i dokładne badanie jakości wody jest teraz możliwe dzięki naszemu opatentowanemu laboratorium chipowemu”, wyjaśnia Nanteuil. „Zdecydowaliśmy się oprzeć nasze rozwiązanie na osiągnięciach mikrofluidyki. Dzięki temu jesteśmy w stanie wykrywać nawet śladowe ilości mikrozanieczyszczeń – nasze urządzenie potrafi wykryć substancje w stężeniu nawet 1 części na miliard. Co więcej, obsługa urządzenia nie wymaga żadnej wiedzy technicznej, a do interpretacji wyników nie są wymagane żadne dodatkowe kwalifikacje”.
Potencjał nowego rynku
Wyzwaniem, przed którym stoi obecnie firma Klearia, jest wprowadzenie innowacyjnego rozwiązania na rynek – to właśnie na tym skupił się projekt PANDa. Kluczowe cele tego 6-miesięcznego projektu obejmowały przeprowadzenie testów z udziałem użytkowników końcowych oraz określenie potencjału rynkowego. W ramach testów urządzenie zostało wykorzystane do badania próbek wody pochodzącej z różnych zakładów, w tym od dostawców wody, rozlewni wody butelkowanej oraz z zanieczyszczonej gleby. „Uzyskane wyniki były zdecydowanie bardzo pozytywne”, zauważa Nanteuil. „Opinie użytkowników również okazały się niezwykle cenne, ponieważ dzięki nim wiemy, że nasze urządzenie powinno badać próbki pod kątem nawet 10 metali”. Rozmowy z użytkownikami końcowymi umożliwiły również zespołowi usprawnienie elementów systemu automatyzacji. „Rozmowy z przedstawicielami przemysłu były również niezwykle cenne, ponieważ w wielu przypadkach przedsiębiorcy mają problem z przyjęciem do wiadomości faktu, że mają problemy z zanieczyszczeniami” dodaje Nanteuil. „Niektórzy z naszych potencjalnych klientów potrzebują czasu, by uświadomić sobie zwrot z inwestycji w bardziej skuteczne i szybsze sposoby badania wody. Musimy w związku z tym przeprowadzić dodatkowe studia przypadków”. Pomimo tego, że pandemia COVID-19 doprowadziła do chwilowego zamrożenia gospodarek, nieustannie trwają rozmowy z potencjalnymi klientami. „Badamy również możliwość wykorzystania naszego wynalazku w innych branżach, takich jak górnictwo, rewitalizacja gleb, oczyszczanie ścieków czy akwakultura”, dodaje Nanteuil. „Naszą technologię można wykorzystać również do wykrywania innych substancji chemicznych, na przykład pestycydów czy pozostałości leków. Jesteśmy przekonani, że nasza technologia stanie się niedługo nowym punktem odniesienia w branży badań jakości wody”.
Słowa kluczowe
PANDa, woda, zanieczyszczenia, metale, toksyczne, górnictwo, rolnictwo, butelkowana, mikrofluidyka, mikrozanieczyszczenia
