El nas electrònic d’un dron detecta la pudor de plantes d’aigües residuals

Investigadors d’Espanya han dissenyat un nas electrònic portàtil (e-nose) que és pràcticament tan esmolat com un nas humà per ensumar la pudor de les plantes de tractament d’aigües residuals. Juntament amb un dron, la e-nose pot mesurar la concentració de diferents olors, predir la intensitat de l’olor i produir un mapa d’olors a temps real de la planta per al seu maneig. El mètode desenvolupat va ser publicat el 16 de novembre a la revista iScience.

Read more…

Convencionalment, l’olor d’una planta d’aigües residuals es mesura per olfactometria dinàmica, on un panell humà fa olor i analitza bosses d’aire recol·lectades de la planta. Tot i que el mètode ha estat considerat com l’estàndard d’or, el procés és costós, lent i poc freqüent, cosa que no permet als operadors respondre ràpidament als problemes o identificar l’arrel de la pudor.
“Visc a dos quilòmetres (1,2 milles) d’una planta de tractament d’aigües residuals i, de tant en tant, ni tan sols pots obrir la finestra perquè l’olor és horrible”, diu l’autor principal Santiago Marco de l’Institut de Bioenginyeria de Catalunya.

No hem de subestimar l’impacte en la qualitat de vida de les persones que envolten aquestes instal·lacions, a més de les conseqüències físiques i psicològiques d’estar exposats a males olors. 

Santiago Marco, investigador principal de l’IBEC

Per monitorar millor l’emissió d’olors de les plantes d’aigües residuals, Marco i el seu equip van dissenyar una e-nose portàtil per a vigilància en temps real i visualització de dades amb l’ajuda d’intel·ligència artificial (IA). L’equip va recol·lectar bosses d’aire d’una planta i va entrenar el nas electrònic per ensumar substàncies químiques picants com el sulfur d’hidrogen, l’amoníac i el diòxid de sofre, que fan olor d’ous podrits, orina i fòsfors cremats, respectivament. La e-nose també està equipada amb un sensor de diòxid de carboni, un indicador de l’activitat bacteriana. En entorns de laboratori, la e-nose va funcionar gairebé tan bé com els nassos humans. 

Després, entre el gener i el juny, els investigadors van connectar la e-nose d’1,3 quilograms (2,9 lliures) a un dron i el van enviar al cel en una planta de tractament d’aigües residuals mitjana al sud d’Espanya. En passar el cursor sobre diferents instal·lacions de la planta, el “dron olfactador” aspira aire a través d’un tub de 10 metres (33 peus) i analitza l’aire en una cambra de sensor.
“El més complicat del mesurament d’olors és que és una percepció humana i no està ben definida”, diu la coautora Maria Desitjada Esclapez de Mediterranean Water Purification, una empresa de serveis de clavegueram i sanejament. “No només estem intentant quantificar els components particulars o individuals de l’emissió, sinó també de predir la intensitat de les olors percebudes pels humans”. 

Els resultats van demostrar que la e-nose d’un dron era factible per monitorar l’olor de les aigües residuals. En analitzar les mateixes mostres d’aire en una prova de camp, 10 de 13 mesuraments de la e-nose es van alinear amb les avaluacions del panell humà. Amb l’ajuda de la mobilitat del dron i l’algorisme de la IA, l’equip també va traçar un mapa de la concentració d’olor temporal i espacial i, per primera vegada, va predir la intensitat de l’olor a partir dels mesuraments del dron.

Estem molt contents amb els resultats, però necessitem més validació i fer que el dispositiu sigui més robust per a una operació de planta real.

Santiago Marco

L’equip planeja retallar una mica de pes addicional de la e-nose i desenvolupar un procés estandarditzat per al mètode. També planegen optimitzar encara més el dispositiu contra la influència de la temperatura, la humitat i altres condicions ambientals que puguin afectar la precisió. 

“El treball també pot tenir implicacions per a altres instal·lacions com abocadors, plantes de compostatge o fins i tot grans explotacions amb bestiar i porcs que també se sap que produeixen tota mena de males olors”, diu Marco. “Estem ansiosos per veure quin impacte tindria aquest treball a la indústria”, afegeix Esclapez.