Kropla po kropli w stronę zaawansowanej i szybkiej technologii monitorowania jakości wody
Monitorowanie jakości wody pozostaje ogromnym wyzwaniem w związku z presją w kwestii ochrony środowiska i wykorzystania wody. Organy odpowiedzialne za gospodarkę wodną opierają swoje metody na częstym pobieraniu próbek i analizie laboratoryjnej w celu pozyskania danych monitorowania jakości wody, wymaganych do wykrywania zanieczyszczenia środowiska. W ramach jednego z badań ustalono, że ponad jedna trzecia małych ujęć w UE nie jest prawidłowo monitorowana lub nie dostarcza wody pitnej spełniającej wszystkie normy jakości. Przy czym w Regionie Europejskim Światowej Organizacji Zdrowia WHO, liczbę zgonów z powodu biegunek wywoływanych chorobami zakaźnymi przenoszonymi drogą wodną, takimi jak cholera i dyzenteria, szacuje się na 14 dziennie. „Zespół projektu WaterSpy opracował rewolucyjne, kompaktowe i ekonomiczne urządzenie do monitorowania jakości wody metodą przenikania, wykorzystujące technologię fotonową. Można je stosować do wykonywania pomiarów online w warunkach polowych, a sam proces detekcji przebiega w pełni automatycznie i pozwala na wykrywanie w wodzie pitnej trzech istotnych pod względem szkodliwości dla zdrowia człowieka bakterii z gatunku Escherichia coli, Salmonelli oraz pałeczki ropy błękitnej”, mówi Panayiotis Philimis, koordynator finansowanego ze środków UE projektu WaterSpy.
Najszybsza na świecie analiza wody pitnej
Przeprowadzenie pełnej analizy próbki 100 ml wody przy użyciu obecnych systemów do analizy laboratoryjnej może trwać aż 3 dni. Przenośnemu urządzeniu WaterSpy taka analiza nie zajmie więcej niż 7 godzin, przez co jest mniej kosztowna. Jest ono też zgodne z obowiązującymi europejskimi regulacjami dotyczącymi wody pitnej. Opracowany przez zespół 10 partnerów projektu system łączy w sobie kilka różnych technologii, w tym zaawansowane lasery i fotodetektory. Zastosowano również system ultradźwięków, aby mieć pewność, że bakterie będą tworzyć skupiska, co ułatwi ich wykrycie i przyspieszy analizę. Następnie za pomocą technologii fotonowej, działającej w widmie średniej podczerwieni, w próbce wody wykonywany jest pomiar ilości poszczególnych szczepów bakterii. Ambitne cele projektu WaterSpy zobowiązały zespół do pokonania kilku przeszkód, wskazuje Philimis, dyrektor zarządzający w Cyprus Research and Innovation Centre (CyRIC) na Cyprze, będącym gospodarzem projektu. „Wykrycie pojedynczej bakterii w próbkach wody, używając spektroskopii średniej podczerwieni, samo w sobie stanowi ogromne wyzwanie. Dlatego też, aby tego dokonać, musieliśmy zoptymalizować wszystkie części urządzenia, opracowując kilka specjalnych modułów, co wymagało wiele wysiłku i licznych prób”.
Sprawdzona w działaniu technologia analizy wody
Urządzenie WaterSpy zostało gruntownie przetestowane w laboratoriach partnerskich w Austrii, Niemczech i we Włoszech oraz zaprezentowane w rzeczywistych warunkach w stacji uzdatniania wody w pobliżu Genui. „Niestety z powodu pandemii COVID-19 wstrzymano prowadzanie testów w terenie na początku lutego tego roku. Jednak udało nam się potwierdzić zdolność urządzenia do wykrycia pojedynczej bakterii E. coli w próbce 100 ml, jak nakazują przepisy”, dodaje Philimis. „WaterSpy to historia ogromnego sukcesu. Jak często zdarza się Państwu widzieć rezultat projektu w postaci gotowego produktu jeszcze przed końcem samego projektu” pyta retorycznie jego koordynator, nawiązując do modułu laserów oraz zoptymalizowanego modułu fotodetekcji. „Patrząc realistycznie, wprowadzenie na rynek najnowszych modułów wymaga dodatkowych prac badawczo-rozwojowych, dlatego zaczęliśmy się rozglądać za odpowiednim finansowaniem i inwestorami”. W ramach projektu opracowano wstępny biznesplan dla kilku modułów WaterSpy, jak również dla całego urządzenia. Podczas licznych badań urządzenia WaterSpy zauważono, że posiada ono potencjał do zastosowania także poza obszarem monitorowania jakości wody. Przełomową technologię modułów WaterSpy można wykorzystywać np. w diagnostyce zwierząt lub ludzi.
Słowa kluczowe
WaterSpy, analiza, bakterie, woda pitna, zanieczyszczenie środowiska, diagnostyka zdrowotna, monitorowanie, pobieranie próbek, uzdatnianie, jakość wody, COVID-19
