Repülő orral vadásznak az alattomos szagokra

A frissen kifejlesztett e-orrot hordozó ipari drón bevetés közben

Spanyol mérnökök drónra szerelhető elektronikus orrot fejlesztettek ki, amelyet egy szennyvíztisztítómű környékén röptetnek, hogy szagtérképet készítsen. A berendezés cirkálás közben érzékeli, ha elkezdenek kellemetlen szagok terjengeni, így az üzemben azonnal tudnak intézkedni.

Világújdonságnak számít a különleges repülő orr

A kutatómérnökök által kidolgozott elektronikus orr – röviden e-orr – az emberi szaglószervet megközelítő érzékenységgel szimatolja ki a szennyvízkezelő üzemből kiszüremlő szagokat. A csekély súlyú, így egy drón által könnyen elhordozható e-orr

pontosan méri a szaganyagok koncentrációját, megjósolja a szagintenzitást,

és valós idejű szagtérképet készít a szennyvíztisztítómű környékéről.

A frissen kifejlesztett e-orrot hordozó ipari drón bevetés közben Forrás: Institute for Bioengineering of Catalonia

A világújdonságnak számító módszerről az iScience folyóirat novemberi számában adnak hírt a fejlesztők. A szennyvíztisztítóműben hagyományosan egy emberekből álló brigád hivatott a telep különböző pontjain zsákokba gyűjtött levegőmintákba beleszippantani és a tapasztaltakat elemezni.

A szennyvíz nemcsak a környezetre lehet veszélyes, hanem a kellemetlen szagoknak való kitettség komoly élettani és pszichológiai hatásokkal is együtt járhat Forrás: Imaginechina/Qi qi - Imaginechina/Qi Qi

Az eljárást elegánsan dinamikus olfaktometriának nevezik, és jobb híján ezt tekintik aranysztenderdnek, holott a procedúra lassú, költséges, és nem is végezhető elég nagy gyakorisággal ahhoz, hogy az üzemeltetők egy akutan felmerülő probléma forrását azonnal azonosítani tudják.

Én magam két kilométerre lakom egy szennyvíztisztítótól, és időnként annyira borzalmas kinn a szag, hogy az ablakot se lehet tőle kinyitni

– meséli a cikk rangidős szerzője, Santiago Marco, az Institute for Bioengineering of Catalonia munkatársa. – Nem szabad alábecsülni ennek az életminőségromboló hatását a környéken lakó emberekre, és a kellemetlen szagoknak való kitettség komoly élettani és pszichológiai következményekkel is bír."

A szagtalan szén-dioxid detektálására is alkalmas

Marco és csoportja azért tervezte és hozta létre az e-orrot, hogy a drónra szerelt és mesterséges intelligenciával megtámogatott szenzor az embereknél hatékonyabban, élő időben tudja figyelni és térképen láthatóvá tenni a szennyvíztisztítóból kiszabaduló szagokat.

A kutatók zsákokban légmintákat gyűjtöttek az egyik szennyvízkezelő műből, és betanították az e-orrot a különböző fajta bűzös vegyületek – például a sorra záptojáshoz, vizelethez, illetve égett gyufához hasonló szagú kénhidrogén, ammónia és kén-dioxid – felismerésére.

A repülő e-orr szerkezeti felépítését bemutató ábra Forrás: MDPI

Az e-orrot egy speciális szenzorral az emberi orr számára érzékelhetetlen szén-dioxid kiszagolására is alkalmassá tették.

Laboratóriumi körülmények között az e-orr csaknem olyan jól teljesített, mint emberi mintaképe.

A mérnökök az 1.3 kilogramm súlyú e-orrot egy ipari drónra erősítve a levegőbe bocsátották, és egy közepes méretű dél-spanyolországi szennyvízkezelő telep fölött cirkáltatták idén január és június között. A szaglászódrón a telep különböző létesítményei fölött lebegve egy tíz méter hosszúságú csőbe szívta fel a levegőt, majd szenzorkamrájában elemezte annak összetételét.

A szaglászó drón a telep különböző létesítményei fölött lebegve egy tíz méter hosszúságú csőbe szívta fel a levegőt, majd szenzorkamrájában elemezte annak összetételét Forrás: MDPI

„A szagmérésben az a trükkös, hogy emberi érzékeléshez kötött, nincs szabványosítható mértékegysége – magyarázza Maria Deseada Esclapez, a Depuración de Aguas del Mediterráneo szennyvízkezelő és -fertőtlenítő vállalat munkatársa. – Ezért nem elég a mintavételezett levegőben az egyes összetevők abszolút mennyiségét meghatározni, hanem azt is meg kell jósolni, hogy az emberek számára mennyire tűnik intenzívnek egy adott szag."

A bűznek nincsen szabványosítható mértékegysége

Az eredmények igazolták, hogy a drónra szerelt e-orr alkalmas a szennyvíztisztítóból kiszabaduló szagok figyelésére. A terepi teszten gyűjtött minták közül 13-ból 10 esetében egyezett az e-orr ítélete az emberi megfigyelőkből álló brigádéval. A drón mozgékonyságát és a mesterséges intelligencia kínálta lehetőségeket kihasználva az e-orr térben és időben sikeresen térképezte fel a szagok koncentrációját, és első alkalommal mutatta be, hogy elektronikus eszközök segítségével megjósolható a szagok szubjektív intenzitása.

A drónra erősített "elektronikus orr", vagyis szagérzékelő és analizáló műszer Forrás: MDPI

„Rendkívül elégedettek vagyunk az eredményekkel, de további ellenőrző vizsgálatokra van szükségünk, és robusztusabbá is kell tennünk a berendezést ahhoz, hogy a való életben bevethessük" – szögezte le Marco.

A csoport tervei között szerepel az e-orr súlyának további lefaragása, valamint a mérési eljárás szabványosítása.

Szándékukban áll továbbá a berendezést a hőmérséklet, a páratartalom és egyéb környezeti tényezők változásával szemben optimalizálni, hogy ezek ne befolyásolhassák a mérés pontosságát.

A közepes méretű dél-spanyolországi szennyvízkezelő telep, amely felett elvégezték a próbaméréseket Forrás: MDPI

„Munkánk más hasonló létesítmények számára is hasznosnak bizonyulhat. Gondolunk itt elsősorban a szemétlerakókra, a komposztáló üzemekre, de akár a nagyobb marha- és sertéstartó telepekre is, mert ezeken a helyeken mind hasonló kellemetlen szagok keletkeznek" – mondta végül Marco. Esclapez is abbéli reményének adott hangot, hogy az ipar rövidesen felkarolja és hasznosítja majd az új találmányt.