De koloniale pijpleiding, die brandstof vervoert van Texas naar New York, scheurde afgelopen herfst, het dumpen van een kwart miljoen liter gas op het platteland van Alabama. Tegen de tijd dat het lek werd ontdekt tijdens de routine-inspectie, dampen van vrijgekomen benzine waren zo sterk dat reparatie van pijpleidingen dagenlang onmogelijk was. Nutsvoorzieningen, wetenschappers ontwikkelen technologie die pijpleidingbeheerders waarschuwt voor lekken zodra de storing begint, het vermijden van milieurampen en verstoringen van de brandstofdistributie als gevolg van pijpleidinglekken.

De onderzoekers presenteren hun werk vandaag op de 255e National Meeting &Exposition van de American Chemical Society (ACS).

"Het voordeel van onze sensor is dat hij zeer kleine lekkages kan detecteren, en operators kunnen snel actie ondernemen om ze te repareren, " zegt Veera Gnaneswar Gude, doctoraat, leider van het project. “We hoeven niet meer te wachten tot het lek uit de hand is. En als we dit systeem op grotere schaal kunnen ontwikkelen, dezelfde eenheid zou het afval kunnen behandelen en de verontreinigde grond en water kunnen saneren."

Pijpleidingen worden momenteel geïnspecteerd door een apparaat dat een slim varken wordt genoemd, een elektronische sensor die door de leiding loopt en scheuren of lasfouten detecteert. Ondanks regelmatige controle, er treden nog steeds lekkages op. gids, die aan de Mississippi State University werkt, ontwikkelt een sensor die dit proces zou aanvullen door aanvullende informatie te geven over de integriteit van de leidingen. Deze sensor hecht aan de buitenkant van de leiding, en profiteert van het metabolische proces van bacteriën om gaslekken in realtime te detecteren.

In eerder onderzoek is Gude bestudeerde het gebruik van micro-organismen in afvalwaterzuivering, en hij heeft onlangs zijn aandacht gericht op het bouwen van biosensoren van vergelijkbare soorten. In de huidige studie, hij test bacteriën die een voldoende meetbare kathodespanning opwekken en tegelijkertijd kunnen overleven in een mariene omgeving voor de toepassing van offshore olielekdetectie. Om dit te laten werken, de bacteriën moeten robuust blijven door een reeks van alkaliteit, druk en pH-omstandigheden.

Eén type bacterie dat hij aan het testen is, wordt "elektrogene, " wat betekent dat het elektronen afgeeft aan zijn omgeving via metabolische processen. Gude heeft een organische sensor gemaakt die bestaat uit een elektrogene anode die bestaat uit bacteriën die op koolstof gebaseerd materiaal (gas of olie) verbruiken en elektronen uitstoten. De elektronen reizen vervolgens over een weerstand naar een kathode, een ander stel bacteriën, hongerig naar elektronen, bevindt zich aan de kathode en stimuleert de elektronenstroom. Een toename van de metabolische processen van de anodebacteriën zal overeenkomen met een spanningsverhoging in de sensor, die een technicus zou kunnen waarschuwen voor een mogelijk lek.

"De sensor is niet moeilijk te implementeren, " zegt Gude. "De sensor op een leiding plaatsen is geen grote uitdaging. Het is een zeer veelzijdige techniek."

Momenteel, Gude zoekt een medium om de bacteriën in te immobiliseren. Hij test hoogporeuze kunststoffen en biogebaseerde films die het oppervlak optimaliseren dat de elektrogene bacteriën kunnen bedekken.

Zodra robuuste bacteriën zijn geïdentificeerd en geïmmobiliseerd, ze kunnen worden gebruikt als lekdetectoren in een reeks olietransport- en boortoepassingen, inclusief fracken. Het is mogelijk dat in de toekomst de sensor als coating op de buitenkant van leidingen wordt gespoten, waardoor de gehele lengte continu wordt bewaakt.