Localización de los contaminadores

04.09.2019

© Volker Mai

Anillo sensor para uso en plantas de tratamiento de aguas residuales.

© Fraunhofer IIS/ Udo Rink

Sensor químico.

Demostrar maquinaciones criminales puede ser difícil, por ejemplo, cuando las personas involucradas descargan secretamente aguas residuales peligrosas en las alcantarillas. Un nuevo sistema de sensores desarrollado por los investigadores de Fraunhofer y sus socios podría ayudar pronto a las agencias de seguridad a establecer las irregularidades: colocado en un canal de aguas residuales, detecta las sustancias relevantes y ayuda a aislar y exponer a los contaminadores.

Siempre hay una oveja negra, y la industria no es una excepción. Mientras que la mayoría de las empresas eliminan sus aguas residuales de forma adecuada, unas pocas quieren evitar los costes asociados, por lo que descargan sus aguas residuales peligrosas de forma silenciosa y subrepticia en los canales de alcantarillado. En general, las agencias de seguridad no tienen actualmente medios para detectar este tipo de delitos ambientales a gran escala, ya que hacerlo superaría con creces su capacidad de mano de obra. Sin embargo, estas aguas residuales ilegales plantean grandes desafíos para los operadores de las instalaciones de tratamiento de aguas residuales e incluso pueden dar lugar a la renovación de las balsas de tratamiento de aguas residuales afectadas.

Detección de contaminantes en las aguas residuales

Un novedoso sistema de sensores pronto podría facilitar que las agencias de seguridad descubran este tipo de delitos. La tecnología fue desarrollada por investigadores de los Institutos Fraunhofer para Circuitos Integrados IIS y para la Fiabilidad y Microintegración IZM, junto con sus socios en el proyecto microMole de la UE. "El sistema de sensores está diseñado para detectar ciertas sustancias que se encuentran típicamente en las aguas residuales afectadas", explica el Dr. Matthias Völker, director del grupo Fraunhofer IIS. "Comprende dos componentes de sensores - sensores físicos y un sensor químico - así como un sistema de gestión de energía, un sistema de control y comunicación y un sistema de muestreo". Si las aguas residuales contaminadas causan problemas repetidamente en las plantas de tratamiento de aguas residuales, las agencias de seguridad podrían examinar el sistema de alcantarillado en ciertos puntos y, al tomar múltiples medidas, gradualmente se acercan al perpetrador y finalmente lo exponen.

Para tomar las medidas, un robot coloca tres anillos en la tubería de desagüe. El primer anillo se coloca directamente frente a la entrada de la compañía sospechosa y el segundo directamente detrás de ella. Ambos anillos están equipados con un sensor físico para medir diversos parámetros, como la temperatura, el pH y la conductividad del agua. Los dos anillos se comunican entre sí de forma inalámbrica y comparan los datos de medición de sus sensores. Las diferentes mediciones pueden deberse a que se han vertido aguas residuales peligrosas desde el edificio en cuestión. El tercer anillo, que está montado un poco más atrás en el canal de aguas residuales, está equipado con un sensor químico y un sistema de muestreo. Si el segundo anillo transmite una señal especial, estos sistemas "despiertan". Una microbomba extrae unos pocos microlitros de las aguas residuales, las diluye y las canaliza hacia el sensor químico, que tiene seis electrodos que están recubiertos con un recubrimiento polimérico especial. La característica única de este sistema es que estas capas de polímero contienen varios huecos que están perfectamente dimensionados para acomodar ciertos contaminantes, como si fueran piezas de un rompecabezas. Cuando estos contaminantes se unen a la capa polimérica, su capacidad eléctrica cambia, por lo que cuando los electrodos perciben tal cambio, sugiere que las aguas residuales contienen ciertos contaminantes. Sin embargo, esto no puede ser usado como evidencia en un tribunal de justicia, por lo que el sistema también toma una pequeña muestra de las aguas residuales que luego puede ser probada a mano en el laboratorio. Para permitir que el sensor químico se utilice para múltiples mediciones, una solución de limpieza limpia las moléculas adheridas después de cada medición.

El sistema de sensores fue creado en un esfuerzo de colaboración entre varias instituciones de investigación y otros socios. Los investigadores del Fraunhofer IIS desarrollaron la electrónica, la adquisición y evaluación de la señal del módulo sensor y el suministro de energía del sistema. Sus colegas de Fraunhofer IZM fueron los responsables del sistema BUS en el anillo metálico y del diseño de los contactos de enchufe impermeables para los componentes individuales y la carcasa impermeable y resistente a los productos químicos. También miniaturizaron los sensores físicos.

Programación de una prueba a gran escala

Los componentes se probaron primero individualmente en los laboratorios de los socios del proyecto, y luego todos juntos en un sistema de aguas residuales artificiales con aguas residuales reales. En el tercer paso, se probaron diferentes componentes en una tubería de alcantarillado real. Los resultados iniciales son prometedores: "El sistema detectó las aguas residuales sospechosas y disparó la alarma correspondiente", resume Harald Pötter, jefe de departamento de Fraunhofer IZM. Como parte de un proyecto de seguimiento, los investigadores del Fraunhofer IZM quieren ahora realizar una prueba a gran escala de los sensores físicos del sistema con socios en cinco ciudades europeas.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM)

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