Bakterie, które wykryją skażenie wody

Oficjalny pokaz urządzenia o nazwie ABTOW (Automatyczny Biodetektor Toksyczności Ogólnej Wody) odbył się w ubiegłym tygodniu w siedzibie rektoratu Uniwersytetu Śląskiego. Jego głównym twórcą jest dr Andrzej Woźnica z Wydziału Biologii i Ochrony Środowiska Uniwersytetu Śląskiego. Ogromny wkład w powstanie innowacyjnej technologii mają także inni naukowcy z Uniwersytetu Śląskiego, Instytutu Ekologii Terenów Uprzemysłowionych oraz katowickiej spółki konstruktorskiej pn. „Tech-form”.

System ABTOW stanowi pierwszą linię obrony przed pojawiającym się w wodzie zagrożeniem sygnalizując obecność toksyn w wodzie. – Odpowiada nie tylko na pytanie czy jest zagrożenie ale także jaka jest jego skala. Wskazuje też niektóre właściwości substancji toksycznej w wodzie, co może być wskazówką do późniejszych oznaczeń analitycznych – wyjaśnia jego twórca, dr Andrzej Woźnica. Dzięki temu urządzenie pozwala na wyeliminowanie ryzyka skażenia na większą skalę i generowania strat przedsiębiorstwa wod-kan takich jak zatrzymanie produkcji, renowacja systemu uzdatniania czy szkody w wizerunku.

Zasada działania ABTOW opiera się na obserwacji aktywności metabolicznej mikroorganizmów poprzez kontrolowanie zawartości tlenu w wodzie przepływającej przez bioreaktor. Bakterie nitryfikacyjne znajdujące się w systemie zużywają dużo tlenu gdy woda jest czysta. Natomiast gdy pojawiają się zanieczyszczenia (np. ołów, kadm, cynk, fenol, cyjanek potasu, związki aromatyczne czy alkohole), zużycie tlenu gwałtownie spada. Na taką reakcję bakterii natychmiast reagują czujniki elektrochemiczne, a wyniki są automatycznie przekazywane właściwym służbom. System działa w trybie ciągłym, reaguje na skażenie w ciągu zaledwie 90 sekund, a wyniki badania są dostępne on-line.

ABTOW wpisuje się w trend tzw. biologicznych systemów wczesnego ostrzegania – BEWS (Biological Early Warning System). Bazują one na naturalnej reakcji organizmów żywych na pojedyncze zanieczyszczenia bądź ich mieszaniny. Na Polskim rynku funkcjonuje obecnie inny system wczesnego ostrzegania przed skażeniem wody, który oparty jest o reakcję małży słodkowodnych. Zdaniem twórcy ABTOW, urządzenie jest konkurencyjne dla systemów opartych na małżach. – Z punktu widzenia technologii, nasze rozwiązanie jest kolejnym krokiem technologicznym w odniesieniu do małż, czy ryb. Poszliśmy dalej zwiększając dokładność a co ważniejsze tworząc przestrzeń do dalszego unowocześniania technologii – podkreśla. To co dodatkowo przemawia za ABTOW to m.in. fakt, iż użycie bakterii nitryfikacyjnych nie wymaga zgody komisji etycznej. Wykorzystane mikroorganizmy są organizmami autochtonicznymi, niegroźnymi dla środowiska naturalnego i zdrowia człowieka. W systemie znajdują się miliardy takich komórek, z których każda jest małym detektorem skażeń w przeciwieństwie do kilku lub kilkunastu małży. Istotna jest również kwestia, iż po stwierdzeniu skażenia i wysłaniu informacji do operatora sieci wodociągowej, urządzenie samo wchodzi w tryb kalibracji i ponownego pomiaru. Takie rozwiązanie pozwala na szybką reakcję na pojawienie się skażenia a co za tym idzie redukcję kosztów spowodowanych zanieczyszczeniem sieci. Weryfikacja pomiaru ogranicza także tzw. „fałszywe alarmy”.

Jedną z inspiracji do stworzenia systemu były potrzeby Górnośląskiego Przedsiębiorstwa Wodociągów, którego pracownicy sygnalizowali konieczność opracowania skutecznego automatycznego i łatwego w obsłudze instrumentu umożliwiającego prowadzenie ciągłego monitoringu wody, wspierającego tradycyjne metody analizy stanu jakości wody. Według dr. Andrzeja Woźnicy system biomonitoringu ABTOW jest obecnie gotowy do sprzedaży i instalowania na liniach produkcyjnych przedsiębiorstw wodociągowych, zakładów przemysłu spożywczego i innych, w których jakość wody jest istotna. ABTOW ma stosunkowo małe wymagania – do instalacji jest potrzebne około 2m2 powierzchni, zasilanie 230V poprzez zewnętrzny zasilacz, temperatura pracy od 5 do 30° C, ciśnienie analizowanej wody powinno wahać się w granicach min/max. 0,1-10 bar. Ponadto do komunikacji konieczne jest łącze internetowe ze stałym IP.

Opracowany przez śląskich naukowców innowacyjny wynalazek został opatentowany i wyróżniony prestiżowymi nagrodami. Otrzymał m.in. wyróżnienie w Konkursie „Polski Produkt Przyszłości 2013” oraz „ Polski wynalazek 2014”.