science >> Wetenschap >  >> Elektronica

Spoedig, luchtvervuiling kan op elke straathoek worden gemeten

Het prototype bestaat uit een sensor die is aangesloten op een doos die zowel de emissieniveaus in realtime toont, en slaat de resultaten in de loop van de tijd op. Krediet:Mia Halleröd Palmgren/Chalmers University of Technology

Luchtvervuiling is verantwoordelijk voor 550, 000 vroegtijdige sterfgevallen per jaar in Europa en 7 miljoen wereldwijd, Volgens de WHO. Het meten ervan kan een uitdaging zijn, echter, omdat de apparatuur vaak groot en duur is. Maar snel, dit kan veranderen, dankzij een kleine optische nanosensor ontwikkeld aan de Chalmers University of Technology, Zweden, die op een gewone straatlantaarn kan worden gemonteerd.

De technologie is al in gebruik in het westen van Zweden, en onderzoekers en andere geïnteresseerden hopen dat de sensor binnenkort in veel brede contexten kan worden gebruikt. Er wordt ook samengewerkt met de Universiteit van Sheffield.

“Luchtvervuiling is een wereldwijd gezondheidsprobleem. Om bij te kunnen dragen aan meer kennis en een beter milieu voelt geweldig. Met de hulp van deze kleine, draagbare sensoren, het kan zowel eenvoudiger als goedkoper worden om gevaarlijke emissies uiterst nauwkeurig te meten, " zegt Chalmers-onderzoeker Irem Tanyeli, die heeft meegewerkt aan de ontwikkeling van de kleine sensoren, die stikstofdioxide met grote precisie meten.

Voor de hi-tech sensoren om de overstap te maken van het lab naar de echte wereld, Irem Tanyeli werkte samen met het in Göteborg gevestigde bedrijf Insplorion, mede opgericht door Chalmers-onderzoeker Christoph Langhammer in 2010. Met hulp van financier Mistra Innovation, hij is betrokken geweest bij de inspanningen van het bedrijf om de grote milieu-uitdaging aan te gaan om de luchtvervuiling nauwkeurig in kaart te brengen.

"Dit is een mooi voorbeeld van hoe een universiteit en een bedrijf kunnen samenwerken. Beide partijen dragen met hun expertise bij aan het creëren van een nieuw product, bijdragen aan een duurzamere samenleving, " zegt Christoph Langhammer, Professor aan de Chalmers Department of Physics.

Uitlaatgassen van het wegverkeer zijn verantwoordelijk voor het grootste deel van de stikstofdioxidevervuiling in de lucht. Het inademen van stikstofdioxide is schadelijk voor onze gezondheid, zelfs op zeer lage niveaus, en kan onze luchtwegen beschadigen en leiden tot hart- en vaatziekten. Volgens de Wereldgezondheidsorganisatie, luchtvervuiling is wereldwijd het grootste gezondheidsrisico voor het milieu.

De nieuwe optische nanosensor kan zeer nauwkeurig lage concentraties stikstofdioxide detecteren - tot op het niveau van deeltjes per miljard (ppb). De meettechniek is gebaseerd op een optisch fenomeen dat een plasmon wordt genoemd. Het ontstaat wanneer metalen nanodeeltjes worden verlicht en licht van bepaalde golflengten absorberen. Christoph Langhammer en zijn onderzoeksgroep werken al meer dan tien jaar op dit gebied, en nu beginnen innovaties het daglicht te zien.

De nieuwe optische nanosensor kan zeer nauwkeurig lage concentraties stikstofdioxide detecteren - tot op het niveau van deeltjes per miljard (ppb). De meettechniek is gebaseerd op een optisch fenomeen dat een plasmon wordt genoemd. Het ontstaat wanneer metalen nanodeeltjes worden verlicht en licht van bepaalde golflengten absorberen. Krediet:Insplorion/Johan Bodell

De laatste twee jaar, Irem Tanyeli heeft gewerkt aan het optimaliseren van het sensormateriaal en het uitvoeren van tests onder verschillend gesimuleerde omgevingscondities. De technologie is nu geïnstalleerd in een straatlantaarn in Göteborg, als onderdeel van een samenwerking met verlichtingsbedrijf Leading Light, om de hoeveelheid stikstofdioxidemoleculen in de stedelijke omgeving te meten.

"In de toekomst, we hopen dat de technologie ook kan worden geïntegreerd in andere stedelijke infrastructuur, zoals verkeerslichten of snelheidscamera's, of voor het meten van de luchtkwaliteit binnenshuis, ' zegt Irem Tanyeli.

Er is ook een sensor geïnstalleerd op het dak van Nordstan in Göteborg, een van de grootste winkelcentra van Scandinavië, en binnenkort zullen er meer langs de route van Västlänken worden geplaatst, een groot project voor de bouw van een spoorwegtunnel, ook in Göteborg.

De technologie heeft al interesse gewekt bij verschillende organisaties, inclusief het Urban Flows Observatory, een luchtkwaliteitscentrum aan de Universiteit van Sheffield. Ze zullen veldtesten uitvoeren, het vergelijken van de resultaten van de nanosensoren met gegevens van een aantal Britse referentiestations.

"Er is een gebrek aan kleine functionele stikstofdioxidesensoren op de markt. We vinden deze nanoplasmonische oplossing interessant, en kijk uit naar de testresultaten, " zegt professor Martin Mayfield van het Urban Flows Observatory, Universiteit van Sheffield.

Andere geïnteresseerde partijen zijn onder meer Stenhøj Sverige, een onderneming, die gas- en rookanalysatoren ontwikkelt voor autoreparatiewerkplaatsen en autokeuringsbedrijven, evenals IVL, Zweeds Instituut voor Milieuonderzoek. IVL werkt met toegepast onderzoek en ontwikkeling in nauwe samenwerking met de industrie en de publieke sfeer om milieuproblemen aan te pakken.

De nieuwe sensortechnologie beperkt zich niet tot het meten van stikstofdioxide, maar kan ook worden aangepast aan andere soorten gassen. Er is dus potentieel voor verdere innovatie.

“Stikstofdioxide is slechts een van de vele stoffen die kunnen worden gedetecteerd met behulp van optische nanosensoren. Er zijn grote kansen voor dit soort technologie, ', zegt Christoph Langhammer.