Bilim Adamları, Atık Suyu Çevre Dostu Hale Getirmek için Fotonik Tekniği Kullanıyor
Avrupalı bilim adamları tarafından az miktarda toksik maddenin ışıkla tespit edilmesi için geliştirilen yeni, ultra hassas bir su sensörü sayesinde atık su yakında daha temiz olacak ve bitkiler, hayvanlar için daha az zararlı hale gelecek.
Atık sudaki toksik maddeleri tespit etmek için yeni bir lazer sistemi, Avrupalı bilim adamları konsorsiyumu tarafından geliştirilmektedir.
Ticari, evsel veya endüstriyel bir ortamda kullanılan ve insan kullanımı ile kirlenmiş atıksular, içeriğinde toksik bileşikler kaldığında, yaban hayatı ve gıda zincirleri için çok tehlikelidir.
Uluslararası standartlara göre arıtma ihtiyacı ile bilim adamları atık suları yağ parçacıkları gibi tehlikeli maddelerden ve kaya gibi sert maddelerden arındırmak için çalışıyor.
İsviçre mühendislik firması Alpes Lasers'den araştırmacılar, bir grup petrol endüstrisi ortağı ve akademik enstitü ile birlikte çalışarak, en küçük yağ konsantrasyonlarını ve suda asılı katı maddeleri tespit ederek toksik madde içeren atık suyu zararsız hale getirecek ultra hızlı bir sensör geliştirdi.
Yapay zeka ve makine öğrenimi kullanarak algılama oranını iyileştiren bu yeni lazer sistemi, örnekleme hazırlamaya gerek kalmadan suyu canlı bir ortamda sürekli olarak izleyecektir.
Kızılötesi ve diğer ışık dalga boylarının bir karışımını fotoğraflamak için bir teknik olan hiperspektral görüntüleme yöntemi kullanarak, sensör, insan gözüyle ayırt edilemeyen veya geleneksel yöntemlerle teşhis edilemeyen mikroskobik patojenleri tespit edecek.
Yağ İşleme
Zararlı atıksu yan ürünleri, özellikle doğal olarak oluşan ham petrol, dizel, gazyağı ve sıvılaştırılmış petrol gibi yeni, faydalı yakıtlar elde etmek üzere işlenir, damıtılır ve rafine edilir.
Soğutma suyu, proses suyu, yağmur suyu ve sıhhi kanalizasyon suları üreten petrol rafinerileri, atık suları arıtma işlemlerinde kritik aşamaları izleyerek tehlikeli yan ürün sayısını azaltmaya çalışır.
Ancak bu yeni ışık tabanlı analizör, petrol arıtımı sırasında çevreye daha az kirletici madde atılmasını sağlarken, aynı zamanda ham petrolden su ekstraksiyonundaki süreçleri %10 oranında optimize ediyor.
Günümüzde sofistike teknikler, ham petroldeki tüm bileşenleri tanımlamak için akustik teknikler kullanıyor, ancak atık suda da bazı tehlikeli elementler mevcut olabilir.
Frekans Tarayıcıları
Avrupa'ya petrol rafinasyonunda küresel bir rekabet gücü kazandırmayı hedefleyen Avrupa konsorsiyumu HYDROPTICS, Quantum Cascade Lazer Frekans Tarayıcısı kullanan en hassas su analizörlerinden ilkini geliştiriyor.
Kuantum Kademeli Lazerler Frekans Tarayıcısı, IR özellikleri arasında eşzamanlı olarak birbirine bağlı optik modlar sağlayan, benzersiz özellikleri nedeniyle spektroskopi uygulamalarında kullanılan yeni lazer kaynaklarıdır.
Proje koordinatörü Dr. Antoine Muller şunları söyledi: “HYDROPTICS projesi, IR orta teknoloji ışık kaynakları ve spektroskopi tekniklerine dayanan, son derece hassas bir su içinde yağ analizörü oluşturuyor. Son derece hassas analizörümüz, petrol üretiminde birkaç kritik aşamayı optimize edecek ve madeni yağ ürün geliştirme için alt işlem rutinlerini kontrol edecektir. Frekans Tarayıcı Kuantum Kaskad Lazer kaynağı, bilim insanlarının; metil gruplarının deformasyon titreşimi ile ilgili absorpsiyon pik alanını hızlı bir şekilde ölçmelerini sağlayacak.”
Hızlı İşleme
Günümüzde, sudaki yağ içeriğini ölçmek için Kuantum Kaskad Lazerler kullanılabilir. Ancak bunun için bir sonucun hazırlanması ve iletilmesi birkaç saat sürebilen bir referans örneğini gerektirir.
Ancak, bu yeni HYDROPTICS cihazı ölçümleri dakikalar içinde yapabilir. Proje Koordinatörü Dr Sargis Hakobyan, “HYDROPTICS'teki bilim adamlarımız, sudaki yağ içeriğini uzun süre ve sürekli olarak izlemek için iki lazer kullanıyor, bu, tek bir lazer kullanan mevcut tekniklerle mümkün değil. Ekstraksiyon sürecini hassaslaştırmak için veri toplamak ve analiz etmek için makine öğrenme teknikleri de geliştiriyoruz.
AB, toplam küresel kapasitenin %16'sını temsil eden, günde yaklaşık 15 milyon varil ham rafineri kapasitesi ile Amerika Birleşik Devletleri'nden sonra dünyanın en büyük ikinci petrol ürünleri üreticisidir. Yeni, ultrasonik, çevrimiçi su içinde yağ analiz kazanacaktır.
Dr Hakobyan; “HYDROPTICS Avrupa petrol endüstrisinin daha az atıkla daha iyi verim elde etmesini, olumlu bir çevresel etkiye sahipken yeniden kullanabileceğimiz bir yan ürüne sahip olmasını sağlayacaktır. Teknolojimizin olumlu inovasyonu ve çevresel etkileri, akıllı, yeşil teknolojide önemli bir Toplumsal Güçlüğün ortadan kalkmasına yardımcı olabileceğimiz anlamına geliyor” dedi.
Sıvı Analizi
Konsorsiyum, HYDROPTICS'in uzun vadeli etkilerinin, sıvılarda veya gazlarda moleküler tespit gerçekleştirmesi gereken herhangi bir endüstriye uyarlanabildiğini ileri sürüyor.
Hakobyan şunları söyledi: "Sıvı veya gazların son derece hassas analizlerini yapmak isteyen endüstrilerin HYDROPTICS'ten faydalanmasını bekliyoruz."
Konsorsiyum, 2023 yılına kadar bir prototip hazırlamayı bekliyor. Dr Muller, “Avusturya ve Türkiye'deki iki ortağımızla bir petrol rafinerisi işinde kurulacak olan bir prototipi reel bir ortamında test etmeyi umuyoruz. Prototipin tüm parçaları, ilgili ortak laboratuvarlar tarafından test edilerek doğrulanacak” dedi.
HYDROPTICS, İsviçre'de Alpes Lasers (Neuchâtel, İsviçre) şirketi tarafından koordine edilmektedir ve Türkiye dahil toplam 10 ortaktan oluşmaktadır: Quantared Technologies (AT), IRsweep (CH), DBC Europe (BE), OMV Exploration & Production GmbH (AT), Türkiye Petrol Rafinerileri Anonim Ortaklığı (TR); Technische Universitaet Wien (AT), Interuniversity Microelectronics Centre (BE), Silicon-Austria Labs (AT), and National Technical University of Athens – NTUA (EL).
