Бактерии помогут следить за экологией городов
В Национальном исследовательском центре «Курчатовский институт» создали систему мониторинга состояния воды, почвы и воздуха на основе «интернета вещей». Информация поступает от многочисленных датчиков, находящихся на изучаемой территории. Они работают автономно и не требуют частого обслуживания — благодаря энергопитанию от микробных биотопливных элементов. Предполагается, что подобная система будет недорогой и сильно упростит работу городских служб. Она позволит незамедлительно реагировать на возникающие экологические угрозы.
Как сообщил «Известиям» заместитель руководителя отдела биотехнологий и биоэнергетики комплекса НБИКС-технологий НИЦ «Курчатовский институт» Павел Готовцев, разрабатываемые в рамках концепции «умного города» системы позволят экологам создать единую городскую карту параметров окружающей среды.
— Мы создали первый прототип — датчик, способный измерять сразу несколько параметров: температуру, давление, влажность. Он использует автономное энергопитание и передает информацию раз в полчаса, чаще для городских служб обычно не нужно, — рассказал Павел Готовцев.
Как пояснил ученый, на электроде используемого биотопливного элемента находятся микроорганизмы, которые выступают катализатором химической реакции. Для передачи информации в экологические службы используются стандартные технологии обмена данными, например, Bluetooth.
— В перспективе мы сможем разместить подобные датчики в дождевых коллекторах или в почве. Они будут контролировать состояние воды и воздуха, загрязнение территории. Для этого можно использовать простые химические сенсоры, — отметил ученый.
По словам разработчиков, создаваемая система экомониторинга существенно упростит работу городских экологических служб. Сейчас они регистрируют необходимые показатели от случая к случаю: либо проводят выездные проверки по графику, либо реагируют на информацию о сильных загрязнениях. Новая технология позволит оперативно реагировать на возникновение экологической угрозы. По предварительным подсчетам, один датчик сможет отслеживать состояние почвы в радиусе нескольких метров. По словам разработчиков, одна сенсорная система (несколько датчиков и аккумулятор на биотопливе) будет стоить до 10 тыс. рублей.
Ученые планируют через три–пять лет начать пилотные испытания новых систем в городских условиях.
Профессор кафедры общей химии Института биологии и химии Андрей Телешев считает, что разработка перспективна, но ученым предстоит решить ряд важных задач.
— Нужно обратить внимание на безопасность — ведь микроорганизмы, которые используются в биотопливных системах, могут мутировать. Также необходимо решить задачу всесезонности таких элементов, чтобы они одинаково эффективно работали зимой и летом.
Директор по природоохранной политике Всемирного фонда дикой природы (WWF) Евгений Шварц считает, что разработка позволит более эффективно следить за экологией. По его мнению, города, в которых много «грязных» производств, уже сейчас нуждаются в таких технологиях.
— Правительство Челябинска, например, уже обратилось в Госдуму с просьбой создать в регионе единую систему экомониторинга. Нужно ставить такие датчики не в промзонах, а там, где живут люди. Существует, например, так называемая американская система пузырьков, которая за десятилетие позволила сделать из «задыхающегося» Питтсбурга цветущий город. При этом предприятия, которые превышают квоту вредных выбросов, платят тем, кто снизил уровень загрязнения. С помощью созданных в НИЦ технологий экомониторинга это можно осуществить.
Результаты работы ученых Курчатовского института опубликованы в российских и зарубежных научных изданиях.
