ABTOW - system detekcji zanieczyszczeń chemicznych w wodzie

Transkrypt

1 ABTOW - system detekcji zanieczyszczeń chemicznych w wodzie Według aktualnych rejestrów Amerykańskiego Towarzystwa Chemicznego ( liczba komercyjnie dostępnych substancji chemicznych szacowana jest na ponad pozycji. Tak ogromna ilość potencjalnie szkodliwych substancji nie pozwala na pełną analizę obciążenia środowiska związkami chemicznymi, a tym samym na kompletną ocenę skutków ich oddziaływania na organizmy żywe. Rozwiązaniami pozwalającymi na analizę jakości wody w czasie rzeczywistym wraz z zapewnieniem oceny wpływu na organizmy żywe są biologiczne systemy wczesnego ostrzegania (ang. BEWS - Biological Early Warning System). Bazują one na naturalnej reakcji organizmów takich jak ryby, małże, algi czy mikroorganizmy na pojedyncze zanieczyszczenia bądź ich mieszaniny. Reakcja taka obejmująca zmiany behawioralne czy fizjologiczne stanowi podstawę do wygenerowania informacji alarmowej o nagłym pogorszeniu jakości wody. Do grupy tego typu rozwiązań należy Automatyczny Biodetektor Toksyczności Ogólnej Wody - ABTOW. Urządzenie służy do ciągłego monitoringu jakości wody pod względem obecności substancji niebezpiecznych. Zasada działania opiera się na zastosowaniu biozłoży mikrobiologicznych ze specyficznym składem bakteryjnym. W urządzeniu w czasie rzeczywistym dochodzi do analizy tempa zużycia tlenu przez immobilizowane mikroorganizmy w bezpośredniej korelacji ze skażeniem badanej wody. W warunkach standardowych obserwuje się stałe, maksymalne zużycie tlenu, spadające z chwilą wprowadzenia do układu substancji toksycznej. Następstwem jest wzrost mierzonego stężenia tlenu w układzie. Połączenie unikalnych właściwości bakterii z autorskim oprogramowaniem pozwoliło na uzyskanie odpowiedzi na szeroką gamę związków niebezpiecznych, w tym wynikających z krajowych rozporządzeń (Dz.U nr 61 poz. 417; Dz.U nr 72 poz. 466).

2 Parametry urządzenia Wysokość: 395 mm, Szerokość: 470 mm, Głębokość: 480 mm; Waga: około 35 kg + zbiorniki z medium odżywczym i kalibracyjnym; Informacje o instalacji: Urządzenie ABTOW instalowane jest jako bypas do istniejącej sieci wodociągowej z zastosowaniem standaryzowanych złącz wtykowych. Badana woda może być pobierana bezpośrednio z sieci - ABTOW zaopatrzono we własny blok stabilizujący parametry wody pod względem temperatury oraz zawartości tlenu. Cechami wspólnymi dla każdej instalacji jest zapewnienie minimalnej powierzchni 2m 2, dostępu do sieci elektrycznej i internetowej oraz minimalnego stałego ciśnienia w sieci na poziomie 1 bar. Warunki instalacji systemu biodetekcji ABTOW każdorazowo poprzedzone są wizją lokalną potencjalnego miejsca montażu urządzenia, co pozwala określić zakres modyfikacji instalacji (np. zastosowanie filtrów mechanicznych, odżelaziacza). Urządzenie instalowane jest w ciągu technologicznym stacji uzdatniania wody - zarówno na ujęciu wody surowej jak i w ciągu urządzeń uzdatniających. Sposób połączenia uwarunkowany jest rozwiązaniami stosowanym przez klienta - niezależnie od tego urządzenie nie jest podłączane bezpośrednio do sieci. Koszty eksploatacyjne i zapasy Miesięczne koszty eksploatacyjne uzależnione są od miejsca instalacji. W przypadku typowych instalacji nie przekraczają one kwoty 1 000,00 zł (netto) miesięcznie. W ramach kosztów eksploatacyjnych użytkownik ABTOW ma zapewniony co miesięczny przegląd urządzenia wraz wszystkimi częściami zużywającymi się (m.in. media odżywcze, węże pomp perystaltycznych, serwis elektrod). Koszt zakupu ABTOW Cena rynkowa systemu ABTOW wraz z instalacją i przystosowaniem do potrzeb klienta wynosi zł netto. Warto zauważyć, że jest to kwota stanowiąca 65% wydatku jaki należy brać pod uwagę w przypadku innych krajowych rozwiązań do monitoringu opartych na bioindykacji. Systemy detekcji dostępne poza Polską kosztują co najmniej euro.

3 Profil użytkowników ABTOW Potencjalne zastosowanie ABTOW pojawia się wszędzie, gdzie zasadniczym elementem produkcji jest woda bądź sama w sobie stanowi produkt. Stąd końcowymi użytkownikami biodetektora ABTOW będą zarówno zakłady spożywcze (produkcja napojów, mięsa) jak i wodociągi oraz spółki produkujące napoje wody mineralne. Rozwiązania konkurencyjne Głównym konkurentem na rynku polskim jest system biomonitoringu SYMBIO produkowanego przez firmę PROTE. Rozwiązanie to bazuje na wrażliwości słodkowodnych małży. Na rynku europejskim konkurencję stanowią firmy z Niemiec, Holandii i Izraela. Opierają się one na zastosowaniu systemów biosensorów, bioluminescencji oraz bioindykacji przy użyciu ryb. Żadna ze znanych firm konkurencyjnych nie bazuje na wykorzystaniu mikroorganizmów w procesie detekcji toksyn. Przewaga systemu biotetekcji ABTOW nad rozwiązaniami konkurencyjnymi odnosi się do kilku zasadniczych aspektów:

4 Mniejsze koszty utrzymania Duża czułość i wrażliwość Brak barier etycznych Minimalizacja urządzenia Powolny wzrost i długa stabilność biozłoży rzadsze przerwy serwisowe Szybka odpowiedź na zmieniające się warunki środowiska - ekspresja genów Formowanie biofilmu stanowiącego kolonie mikroorganizmó w zapewnia ocenę toksyczności próbki poprzez tysiące pojedynczych zmian w danych komórkach. Stosowanie mikroorganizmó w wyklucza posądzenie o działania nieetyczne w przeciwieństwie do konstrukcji opartych o ryby czy organizmy chronione. Mikroorganizmy jako najmniejsze organizmy wskaźnikowe dają największe możliwości minimalizacji

5 Geneza projektu i urządzenia Historia biodetektora wiąże się z powstaniem interdyscyplinarnego zespołu naukowców Uniwersytetu Śląskiego, Instytutu Ekologii Terenów Uprzemysłowionych oraz spółki Tech-form. Podstawą prac zespołu są prace badawczo-rozwojowe z obszaru biomonitoringu jakości wody. Obecny monitoring jakości wody w Polsce bazuje na ustawie z 2001 r. o zbiorowym zaopatrzeniu w wodę i zbiorowym odprowadzaniu ścieków. Określa ono wymagania bakteriologiczne, fizykochemiczne, organoleptyczne jakości wody przydatnej do spożycia. Pobranie próbek i ich analiza w najbliższej strefie poboru wody waha się od cyklicznego poboru co tydzień do kwartalnego w obszarze zlewni. Rzadkość poboru i badań wynika z kosztów - zwiększenie częstotliwości oznacza konieczność zwiększenia zatrudnienia i wzrost kosztów badań laboratoryjnych. Takie podejście zwiększa narażenie użytkowników końcowych na negatywne skutki korzystania ze skażonego źródła wody. Z badań przeprowadzonych w wodociągach zbiorowego systemu zaopatrzenia za rok 2011 wiadomo że 5% ludzi zaopatrywanych jest w wodę nie odpowiadającą wymaganiom. W głównej mierze przekroczenia dotyczyły - azotanów, fluoru, boru, niklu, arsenu. Nadmienić trzeba iż skontrolowano blisko 91% wodociągów. Opisana powyżej sytuacja sprawia, że niezmiernie ważnym staje się dostarczenie jednostkom odpowiedzialnym za zaopatrywanie w wodę nowych rozwiązań technologicznych, które zminimalizują negatywne oddziaływanie toksyn na ludzi i środowisko. Opisany powyżej stan był jedną z przyczyn, dla których zespół pomysłodawców ABTOW, z inicjatywy GPW, podjął prace nad technologią mogącą wpłynąć na jego zmianę. Korzyści z wdrożenia ABTOW Zastosowana technologia zapewnia niskie koszty eksploatacji, prostotę i łatwość obsługi. Korzyści ekonomiczne Przewaga na metodami tradycyjnymi - tradycyjne metody analityczne (chromatografia, metody kolorymetryczne, spektrofotometria, miareczkowanie) charakteryzują się czasochłonnością, zaangażowaniem wykwalifikowanego personelu, specjalistycznego sprzętu oraz co najważniejsze wysokimi kosztami. Szacuje się, że średni koszt laboratoryjnej

6 analizy pobranej próbki mieści się w granicach 97,5-150, podczas gdy pożądanym byłby koszty od 0,75 do 11,25. Ponadto metody takie nie zapewniają ciągłego monitoringu w dynamicznie zmieniających się pływach wodnych co może powodować nieuchwycenie potencjalnego skażenia. Dlatego, też priorytetem staje się poszukiwanie nowych, wydajnych systemów monitorowania, łatwych w użyciu, o krótkim czasie wykonania pomiaru, dużej czułości, precyzji i małych kosztach pojedynczej analizy. Stały monitoring wody umożliwia natychmiastową reakcję - np. wstrzymanie produkcji co skutkuje minimalizacją strat - Urządzenie działa w trybie monitoringu on-line. Urządzenie daje szybką (90 sekund) odpowiedź na pojawienie się w wodzie substancji niebezpiecznych w niskich stężeniach, pozwalając na ciągłą analizę potencjalnych przekroczeń obecnych norm wynikających z Rozporządzenia ministra zdrowia z dnia 29 marca 2007 r. w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi (np. cyjanek 0,19 µm; fenol 3,5 µm). System biodetekcji ABTOW pozwala na wstępną ocenę substancji niebezpiecznej które wywołały stan alarmowy pod względem właściwości chemicznych. Skraca to czas niezbędny do wykonania analiz laboratoryjnych, obniża koszty, Niskie koszty eksploatacji. Korzyści ekologiczne Wykorzystanie bakterii autochtonicznych - jako elementu biosensora - brak negatywnego wpływu na środowisko, Ograniczenie stosowania środków chemicznych w przypadku likwidacji skażenia. Korzyści wizerunkowe dla firm stosujących ABTOW Wdrożenia przez przedsiębiorstwo rozwiązań proekologicznych, Brak negatywnego wizerunku medialnego w przypadku awarii, Realizacja postanowień Ramowej Dyrektywy Wodnej. Posiadając ABTOW w ramach swojego systemu kontroli jakości wody, przedsiębiorcy będą mogli sprostać coraz większym wymaganiom prawnym, a zarazem swoim odbiorcom będą wstanie zagwarantować stałą niepogorszoną jakość wody.