Newsy

Polscy naukowcy z europejskimi partnerami pracują nad specjalnymi czujnikami do badania wody. Sprawdzą poziom zanieczyszczeń oraz możliwość przenoszenia koronawirusa w wodzie

2021-06-30  |  06:30
Mówi:Kiranmai Uppuluri
Funkcja:stypendystka programu Maria Skłodowska-Curie Actions, specjalistka inżynierii środowiska
Firma:Łukasiewicz – Instytut Mikroelektroniki i Fotoniki

Pogarszająca się jakość wody to jedno z największych globalnych wyzwań, a co za tym idzie – także obszar zainteresowania naukowców. Europejski projekt Aquasense ma na celu stworzenie nowego – samowystarczalnego i autonomicznego – systemu monitorowania jakości wody w czasie rzeczywistym. Uczestniczą w nim również badacze z Polski. Po wybuchu globalnej pandemii uwaga naukowców skupiła się na tym, czy koronawirus SARS-CoV-2 może przenosić się przez wodę. Wyniki dotychczasowych badań mogą być cenną wskazówką dla służb sanitarnych. 

Po wybuchu pandemii COVID-19 na początku 2020 roku naukowcy z projektu Aquasense postanowili sprawdzić, czy nowy koronawirus może przenosić się przez wodę, do której dostają się nieoczyszczone ścieki komunalne. To istotne o tyle, że – jak podaje ONZ – ponad 80 proc. nieoczyszczonych ścieków powstałych w wyniku działalności człowieka ma ujście do rzek lub mórz, 6 na 10 ludzi nie ma dostępu do bezpiecznych urządzeń sanitarnych, a na całym świecie wciąż ponad 890 mln ludzi nadal praktykuje defekację na wolnym powietrzu. Transmisja wirusa poprzez wodę zanieczyszczoną ściekami oznaczałaby więc potężne zagrożenie epidemiologiczne w globalnej skali, a także realne ryzyko zainfekowania zwierząt wodnych.

– Na to, czy koronawirus SARS-CoV-2 może znajdować się w wodzie, wpływa szereg czynników. Jednym z nich jest technologia oczyszczania ścieków. Przykładowo, jeśli do sterylizacji ścieków stosowane jest promieniowanie UV, przeżycie wirusa zależy od intensywności tego promieniowania. Jeśli jego dawka zabije wirusa, to problem zniknie i jego transmisja staje się niemożliwa. Jeśli jednak uda się mu przetrwać, bo promieniowanie było zbyt mało intensywne, ścieki mogą być drogą rozprzestrzeniania się wirusa. To samo dotyczy też innych metod, takich jak chlorowanie. Przeżycie wirusa zależy od tego, jak dużo chloru dodamy do wody. Jeśli będzie go zbyt mało, istnieje ryzyko transmisji – mówi agencji Newseria Biznes Kiranmai Uppuluri, stypendystka programu Maria Skłodowska-Curie Actions i specjalistka inżynierii środowiska Grupy Badawczej Technologia LTCC i Elektronika Drukowana w Łukasiewicz – Instytucie Mikroelektroniki i Fotoniki.

Badania w ramach projektu Aquasense pokazały, że transmisji koronawirusa przez wodę sprzyja kombinacja temperatury (w niskiej wirus żyje dłużej) i niskich opadów - co oznacza mniejsze rozcieńczenie ścieków przez deszcz. To pozwoliło naukowcom wyliczyć szacowane stężenie wirusa w wodzie po wycieku ścieków i skorelować je z liczbą zakażeń. Innymi słowy: na podstawie stężenia wirusa w wodzie badacze są w stanie oszacować rzeczywistą liczbę chorych na COVID-19 na danym obszarze, co stanowi cenną wskazówkę np. dla służb sanitarnych. Wykorzystując zdobytą wiedzę, naukowcy zaprojektowali też bezpłatny kalkulator JamieLab/CoV2-wastewater, który pomaga oszacować ryzyko transmisji SARS-CoV-2 po wycieku ścieków do wody. Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie „​ACS ES&T Water”.

Transmisja koronawirusa w wodzie to tylko jeden z aspektów szeroko zakrojonego projektu Aquasense.

 Ten projekt Unii Europejskiej dotyczy monitorowania jakości wody i żywności przy użyciu autonomicznych czujników oraz inteligentnego gromadzenia i analizy danych. Jesteśmy zespołem 16 naukowców z dziewięciu europejskich krajów, w projekcie uczestniczy 12 uczelni partnerskich i dwóch partnerów przemysłowych – mówi Kiranmai Uppuluri.

Według ONZ jednym z największych, globalnych problemów jest w tej chwili nie tylko zaostrzający się niedobór wody (już 40 proc. światowej populacji cierpi z powodu jej niedostatku i ten odsetek będzie rósł), ale i jej jakość. Morza i oceany pokrywają 3/4 powierzchni Ziemi, pochłaniają ok. 30 proc. dwutlenku węgla, łagodząc skutki globalnego ocieplenia, i zapewniają utrzymanie ponad 3 mld ludzi na całym świecie. Od początku rewolucji przemysłowej poziom kwasowości wód wzrósł o 26 proc., a wody przybrzeżne ulegają stopniowemu zanieczyszczeniu i eutrofizacji, która polega na tym, że w wyniku wzrostu zawartości związków azotu i fosforu (np. ze źródeł rolniczych) w wodzie mnożą się glony, tworząc ogromne biomasy. Przez to wzrasta w wodzie także ilość bakterii, np. sinic, które uniemożliwiają rekreacyjne wykorzystanie zbiorników, a także wyczerpują się zasoby tlenu w warstwach przydennych, co wpływa na tarło niektórych gatunków ryb. ONZ szacuje, że jeśli zjawisko to będzie postępować w tym tempie, do 2050 roku obejmie ok. 20 proc. dużych ekosystemów morskich.

Pogorszenie jakości wody – spowodowane działalnością człowieka, odpadami przemysłowymi, zmianami klimatu etc. – to narastający problem i wyzwanie dla naukowców, którzy nie dysponowali dotąd dostatecznie dobrymi narzędziami pomiarowymi pozwalającymi ocenić jego skalę. Dlatego w 2018 roku ruszył projekt Aquasense, sfinansowany przez Unię Europejską grantem w wysokości ponad 4 mln euro (Horyzont 2020). Koordynatorem projektu jest Uniwersytet w Glasgow, ale uczestniczy w nim łącznie dziewięć krajów europejskich (Wielka Brytania, Niemcy, Irlandia, Serbia, Szwecja, Włochy, Austria, Estonia oraz Polska).

– Badanie jakości wody to po prostu sprawdzanie, czy jest ona dla nas zdrowa. Musimy badać wodę, aby mieć pewność, że jej właściwości fizyczne, chemiczne i biologiczne są zgodne z normami oraz że nadaje się ona do spożycia – wyjaśnia stypendystka programu Maria Skłodowska-Curie Actions. – Moim zadaniem w Łukasiewicz – Instytucie Mikroelektroniki i Fotoniki jest opracowanie czujników do pomiaru pH, rozpuszczonego tlenu, temperatury i przewodności. Dziś informacje o parametrach takich jak pH tradycyjnie uzyskuje się za pomocą szklanej elektrody. Problem w tym, że jest ona nieporęczna, może ulec rozbiciu, a poza tym pomiędzy pomiarami musi być zanurzona w roztworze elektrolitu. Aby zniwelować te ograniczenia, staram się opracować mniejsze czujniki, wykonane z tlenków metali i innych materiałów.

Celem naukowców z projektu Aquasense jest stworzenie samowystarczalnego i autonomicznego systemu monitorowania jakości wody, który będzie dostarczać danych w czasie rzeczywistym. Badacze korzystają w tym celu z najnowszych technologii: od dronów i podwodnych robotów po zaawansowane czujniki i algorytmy sztucznej inteligencji.

– Mamy w zespole różnych naukowców. Część z nas opracowuje czujniki, inni zajmują się ich testowaniem, a jeszcze inni tworzą drony pobierające próbki. Są też tacy, którzy zajmują się technologiami sieciowymi. Jako zespół naukowców wspólnie staramy się stworzyć nowy system monitorowania jakości wody – mówi ekspertka.

Jak podkreśla, efekty międzynarodowych badań, w których uczestniczy też Instytut Mikroelektroniki i Fotoniki z polskiej Sieci Badawczej Łukasiewicz, pomogą nie tylko w zapewnianiu dostępu do bezpiecznej, czystej wody pitnej, ale i przyczynią się do ochrony ekosystemów wodnych.

 Gdy ktoś zrzuci do jeziora groźne odpady, to ryby i ssaki wodne są zagrożone, bo nie zawsze są w stanie wyczuć niebezpieczeństwo. Dlatego to my odpowiadamy za zastosowanie odpowiednich czujników, które sprawdzą jakość wody, żeby chronić te formy życia. Ich naturalne sensory nie potrafią wykryć zagrożenia, więc to my musimy się tym zająć. Za pomocą naszych czujników możemy sprawdzić, czy woda jest bezpieczna i czy nadaje się do picia – tłumaczy Kiranmai Uppuluri.

Czytaj także

Kalendarium

Więcej ważnych informacji

Bankowość

Banki mogą odgrywać kluczową rolę w budowaniu innowacyjności gospodarki po pandemii. Same też zapowiadają inwestycje w tym obszarze

Pandemia pokazała, że polski sektor finansowy – choć sam w sobie jest postrzegany jako bardzo innowacyjny – wciąż planuje kolejne inwestycje w obszarze technologii. W horyzoncie czasowym 2021–2024 za największe wyzwania technologiczne dla branży uznawane są m.in. personalizacja usług, kwestie regulacyjne czy rozwiązania chmurowe. Co ciekawe, w konsekwencji pandemii COVID-19, skutkującej przyspieszeniem procesów digitalizacji we wszystkich branżach, banki zaczęły zaliczać do tych wyzwań także nową organizację pracy i aspekty kadrowe, a zwłaszcza pozyskanie wykwalifikowanych pracowników IT. Takie konkluzje przyniosło badanie przeprowadzone przez KIR i Accenture wśród CIO dziewięciu kluczowych banków na polskim rynku. Eksperci podkreślają też, że kondycja sektora finansowego i jego innowacyjność będą odgrywać znaczącą rolę w budowaniu konkurencyjności polskiej gospodarki po pandemii.

Konsument

Od 2022 roku planowane są zmiany w ocenianiu jakości szpitali. Najlepsze będą mogły liczyć na dodatkowe finansowanie

Ustawa o jakości w ochronie zdrowia wprowadzi nowy model oceniania i certyfikowania szpitali przez Narodowy Fundusz Zdrowia. Najlepsze będą mogły liczyć na większe dotacje. Pod koniec lipca projekt nowych przepisów został skierowany do konsultacji społecznych. Jego skutkiem ma być poprawa jakości działania placówek medycznych. Prezes NFZ liczy na to, że zmotywuje to placówki medyczne do konkurowania i podnoszenia jakości świadczonych usług. Przedstawiciele szpitali mają jednak wątpliwości co do nowego systemu oceny.

Infrastruktura

Bezpieczeństwo na drogach w Polsce wciąż wymaga poprawy. Dodatkowe szkolenia i warsztaty potrzebne nawet doświadczonym kierowcom

W 2020 roku w Polsce doszło do ponad 23 tys. wypadków drogowych, w których zginęło 2491 osób, a ponad 26 tys. zostało rannych. W tegorocznych statystykach nie widać znacznej poprawy. Wśród przyczyn niebezpiecznych zdarzeń na drodze wciąż można wymienić nadmierną prędkość i wymuszanie pierwszeństwa. – Kierowcy często popadają w pewną nonszalancję. Wsiadają do samochodu z przekonaniem, że nic złego się dzisiaj nie wydarzy, bo jest piękny, słoneczny dzień – mówi Mariusz Sztal, ekspert ds. bezpieczeństwa ruchu drogowego. Jak podkreśla, potrzebna jest przede wszystkim zmiana podejścia do bezpieczeństwa na drodze. Okazją do tego są otwarte warsztaty z bezpieczeństwa ruchu drogowego, którym patronuje firma kurierska DHL Parcel.

Konsument

Rośnie popularność TikToka w działaniach reklamodawców. Serwis promuje zarówno globalne, jak i małe, lokalne biznesy

Ubiegły rok, zdominowany przez pandemię i lockdown, spowodował skokowy wzrost konsumpcji treści w social mediach. Na tym trendzie skorzystał także TikTok, który króluje w globalnych zestawieniach najczęściej pobieranych aplikacji. W Europie TikTok ma już 100 mln aktywnych kont i ta liczba stale rośnie. To z kolei przekłada się na jego potencjał reklamowy, zwłaszcza że TikTok udostępnia rozwiązania, które wspierają w komunikacji z użytkownikami każdy biznes, niezależnie od branży i wielkości.