Dimostrare le macchinazioni criminali può essere difficile, ad esempio quando le persone coinvolte scaricano di nascosto acque reflue pericolose nelle fogne. Un nuovo sistema di sensori sviluppato dai ricercatori di Fraunhofer e dai loro partner potrebbe presto aiutare le agenzie di sicurezza a stabilire illeciti:collocato in un canale di scolo, rileva le sostanze rilevanti e aiuta a isolare ed esporre gli inquinatori.

C'è sempre una pecora nera, e l'industria non fa eccezione. Mentre la maggior parte delle aziende smaltisce correttamente le proprie acque reflue, alcuni vogliono evitare i costi associati, così scaricano silenziosamente e di nascosto le loro pericolose acque reflue nei canali fognari. Nell'insieme, le agenzie di sicurezza attualmente non hanno mezzi per rilevare questo tipo di reato ambientale su larga scala:farlo supererebbe di gran lunga la capacità della loro forza lavoro. Ma questo liquame illegale pone grandi sfide agli operatori degli impianti di trattamento delle acque reflue e può persino comportare un fatturato degli stagni di trattamento delle acque reflue interessati.

Rilevamento di inquinanti nelle acque reflue

Un nuovo sistema di sensori potrebbe presto rendere più facile per le agenzie di sicurezza scoprire questo tipo di reati. La tecnologia è stata sviluppata dai ricercatori degli Istituti Fraunhofer per i circuiti integrati IIS e per l'affidabilità e la microintegrazione IZM, insieme ai loro partner nel progetto EU microMole. "Il sistema di sensori è progettato per rilevare determinate sostanze che si trovano tipicamente nelle acque reflue interessate, " spiega il dott. Matthias Völker, responsabile del gruppo presso Fraunhofer IIS. "Comprende due componenti del sensore:sensori fisici e un sensore chimico, nonché un sistema di gestione dell'energia, un sistema di controllo e comunicazione e un sistema di campionamento." Se le acque reflue contaminate causano ripetutamente problemi negli impianti di trattamento delle acque reflue, le agenzie di sicurezza potrebbero esaminare il sistema fognario in determinati punti e, effettuando più misurazioni, avvicinarsi gradualmente e infine smascherare l'autore del reato.

Per prendere le misure, un robot posiziona tre anelli nel tubo di scarico. Il primo anello è posizionato direttamente davanti all'ingresso dell'azienda sospetta e il secondo direttamente dietro. Entrambi gli anelli sono dotati di un sensore fisico per la misurazione di vari parametri, come la temperatura, pH e conducibilità dell'acqua. I due anelli comunicano tra loro in modalità wireless e confrontano i dati di misurazione dei rispettivi sensori. Misure diverse potrebbero essere dovute allo scarico di acque reflue pericolose dall'edificio in questione. Il terzo anello, che è montato un po' più indietro nel canale di scolo, è dotato di un sensore chimico e di un sistema di campionamento. Se il secondo squillo trasmette un segnale speciale, questi sistemi si "svegliano". Una micropompa preleva alcuni microlitri delle acque reflue, lo diluisce e lo convoglia al sensore chimico, che presenta sei elettrodi, ciascuno rivestito con uno speciale rivestimento polimerico. La caratteristica unica di questo sistema è che questi strati polimerici contengono vari spazi vuoti, ciascuno perfettamente dimensionato per accogliere determinati inquinanti, proprio come i pezzi di un puzzle. Quando questi inquinanti si legano allo strato polimerico, la loro capacità elettrica cambia, quindi quando gli elettrodi rilevano un tale cambiamento, suggerisce che le acque reflue contengono determinati inquinanti. Però, questo non può essere utilizzato come prova in un tribunale, quindi il sistema preleva anche un piccolo campione delle acque reflue che può poi essere accuratamente testato a mano in laboratorio. Per consentire l'utilizzo del sensore chimico per misurazioni multiple, una soluzione detergente risciacqua nuovamente le molecole attaccate dopo ogni misurazione.

Il sistema di sensori è stato creato grazie alla collaborazione tra diversi istituti di ricerca e altri partner. I ricercatori del Fraunhofer IIS hanno sviluppato l'elettronica, l'acquisizione e la valutazione del segnale del modulo sensore, e l'approvvigionamento energetico del sistema. I loro colleghi del Fraunhofer IZM erano responsabili del sistema BUS sull'anello metallico e della progettazione dei contatti a spina stagni per i singoli componenti e dell'involucro impermeabile e resistente agli agenti chimici. Hanno anche miniaturizzato i sensori fisici.

Programmazione di test su larga scala

I componenti sono stati prima testati individualmente nei laboratori dei partner del progetto, poi tutti insieme in un sistema di acque reflue artificiali con acque reflue reali. Nella terza fase, diversi componenti sono stati testati in un vero tubo di scarico. I primi risultati sono promettenti:"Il sistema ha rilevato liquami sospetti e ha attivato un allarme corrispondente, " riassume Harald Pötter, capo dipartimento presso Fraunhofer IZM. Nell'ambito di un progetto di follow-up, i ricercatori del Fraunhofer IZM ora vogliono condurre un test su larga scala dei sensori fisici del sistema con partner in cinque città europee.