Kauno autobusuose – mobilieji oro taršos jutikliai

Ant autobuso

Pritvirtintas prie vieno iš Kauno autobusų ir dvi savaites fiksavęs oro taršą prototipas, pasak ekspertų, ateityje galėtų tapti nuolatine oro kokybės stebėsenos dalimi ne tik Kaune, bet ir visoje šalyje.

Užterštas oras jau seniai nebėra tik diskomfortą sukeliantis veiksnys. Europos aplinkos agentūra dar 2005 m. pradėjo fiksuoti priešlaikinių mirčių skaičių, prie kurių galėjo prisidėti užterštas oras. Nors per penkiolika metų šis rodiklis sumažėjo 41 proc., 2021 m. ES jis vis dar viršijo 253 tūkst., iš kurių daugiau nei 2 tūkst. – Lietuvoje.

Mažesnės nei 2.5 mikrometro skersmens kietosios dalelės (žymimos PM2.5 ) – vienas iš penkių rodiklių, kuriuos Pasaulio sveikatos organizacija nurodo kaip vienus didžiausių oro teršėjų. Šios kietosios dalelės su kiekvienu įkvėpimu patenka į plaučius, kraujotaką ir  išnešiojamos po visą organizmą.

Būtent šias 1 tūkst. kartų už grūdą mažesnes daleles fiksavo Kauno technologijos universiteto (KTU) profesoriaus Dariaus Gailiaus ir keturių elektronikos inžinerijos studentų komandos, bendradarbiaujant su „Kauno autobusais“, sukurtas jutiklio prototipas.

Pigesnė alternatyva

Įprasta manyti, kad pagrindiniai miesto gatvių oro teršėjai – automobilių išmetamosios dujos ir pramoninė veikla. Vis dėlto oro taršos, blogo kvapo ar smogo šaltinių gali būti daugiau. Identifikuoti taršos šaltinius ir išsiaiškinti, kaip ta tarša juda, galėtų padėti tankus oro kokybės stebėsenos stočių tinklas, tačiau KTU profesorius pabrėžia, kad jį įrengti ir prižiūrėti – brangu ir kol kas mažai realu.

„Problema, kad tokių stočių yra nedaug: Kaune ir Klaipėdoje – po dvi, Vilniuje – keturios, kituose didesniuose miestuose – po vieną, mažesniuose jų iš viso nėra. Būtent todėl ir kilo idėja taršą matuoti judančiais jutikliais“, – pasakoja prof. D. Gailius.

Universitetui bendradarbiaujant su „Kauno autobusais“, studentų komandos sukurtas prototipas balandžio–gegužės mėnesiais dvi savaites fiksavo oro taršą mieste. Pasak „Kauno autobusų“ Informacinių technologijų skyriaus vadovo Pauliaus Lengvenio, toks sprendimas fiksuoti oro taršą Lietuvos kontekste yra unikalus, o viešajam transportui tenka itin reikšmingas vaidmuo.

„Nuolat bendradarbiaujame su universitetais dėl įvairių prietaisų bandymų ir kūrimo. Viešasis transportas nepertraukiamai juda Kauno gatvėmis, todėl yra puiki platforma tokiems eksperimentams atlikti“, – akcentuoja P. Lengvenis.

Prototipas: D. Gailiaus teigimu, sistemą papildžius kitais jutikliais galima būtų matuoti oro drėgmę, temperatūrą, anglies dioksido koncentraciją transporto viduje. / KTU nuotr.

Visuomenės informuotumas

KTU komanda pasakoja, kad idėją perkelti oro taršos eksperimentą į Kauno gatves paskatino panašūs tyrimai Ispanijoje ir Šveicarijoje. Būtent pastarosios šalies gamintojų lazerinis kietųjų dalelių jutiklis ir buvo panaudotas KTU studentų sukurtame prietaise.

„Jutiklyje mažu ventiliatoriumi sukuriamas tiriamo oro srautas pro specialią trasą, kuri apšviečiama lazerio spinduliu. Šalia esantis spartus šviesos intensyvumo jutiklis registruoja trumpus žybsnius, kai ore esančios mikroskopinės dalelės apšviečiamos lazerio spinduliu, joms skriejant žinomu greičiu, – pasakoja prof. D. Gailius. – Visi tokie žybtelėjimai yra suskaičiuojami, o pagal žybsnio trukmę nustatomas dalelės dydis. Taip gaunamas dalelių koncentracijos ir jų dydžio vertės.“

Tačiau šis jutiklis – tik viena KTU komandos projekto dalis. Prie jo dirbę studentai pabrėžia, kad pagrindinis šio prietaiso tikslas – didinti žmonių informuotumą apie juos supantį orą ir jo taršą, t. y. pateikti jutiklio fiksuojamus duomenis plačiajai visuomenei suprantamu ir lengvai prieinamu būdu.

Viešasis transportas nepertraukiamai juda Kauno gatvėmis, todėl yra puiki platforma tokiems eksperimentams atlikti.

Dvi savaites rinkti duomenys apie tam tikrų Kauno gatvių oro kokybę pavaizduoti KTU studentų sukurtame vadinamajame karščio žemėlapyje, tačiau ateityje, svarsto profesorius, šį prietaisą galima būtų pritaikyti ir oro matavimams transporto viduje, rezultatus vaizduojant autobuse ar troleibuse esančiuose informaciniuose ekranuose.

„Sistemą papildžius kitais jutikliais galima būtų matuoti oro drėgmę, temperatūrą, anglies dioksido koncentraciją transporto viduje. Tai galėtų būti aktualu infekcijų plitimo prevencijai. Pavyzdžiui, gerokai padidėjusi CO2 koncentracija signalizuoja apie nepakankamą ventiliaciją“, – teigia KTU mokslininkas.

KTU nuotr.

Tyrimai ateityje

Studentai prisimena, kad vos per tris projekto mėnesius prietaiso prototipą keitė net keliskart – teko pergalvoti prietaiso aprūpinimą energija, korpuso patvarumą, jo tvirtinimą prie autobuso.

„Mūsų galutinio projekto vizijai įgyvendinti svarbūs buvo „M-Lab“ laboratorijose esantys 3D spausdintuvai. Panaudojome apie 3 kg medžiagų pradiniam prototipavimui, kadangi mūsų vizija nuolat kito ir reikalavo patvarumo ir atsparumo oro sąlygoms“, – prisimena studentų komandos narys Dovydas Liutkus.

Šio darbo rezultatas – kasmetėje inovacijų mugėje „Technorama“ pristatytas prototipas, naudojantis ne tik saulės energiją, bet ir akumuliatorių, laimėjęs renginio rėmėjų OIXIO ir „Littelfuse“ įsteigtus prizus. Be to, KTU komandos darbas sulaukė ir Kauno miesto savivaldybės dėmesio kaip sprendimas, galintis prisidėti prie miesto oro kokybės gerinimo ir bendrų ES keliamų oro švaros tikslų.

„Mums, studentams, ypač smagu, kai dalykai, prie kurių krapštomės per dienas laboratorijose, yra pastebimi, pagiriami, pripažįstami. Tai įkvepia toliau kurti ir kelti ambicingesnius tikslus“, – pasakoja D. Liutkus.

Kalbėdami apie šio prototipo ateitį KTU studentai ir profesorius išduoda, kad kol kas jo laukia nemažai patobulinimų, o tuomet galbūt ir komercializavimo galimybės. „Kauno autobusų“ atstovas P. Lengvenis priduria, kad pirminiai rezultatai iš tiesų leido pamatyti tokių tyrimų potencialą, todėl ateityje panašių autobusų, matuojančių oro taršą, Kauno gatvėse galėtų būti ir daugiau.

KTU nuotr.

„Nepertraukiamas taršos ir jo pokyčio stebėjimas visame mieste yra neatsiejama darnaus ir modernaus miesto dalis, todėl patobulintas sprendimas puikiai įsilietų į išmanaus miesto stebėjimą ir vystymą, o viešasis transportas, kaip moderni judanti daviklių platforma, galėtų būti jo dalis“, – teigia P. Lengvenis.

Be to, komanda pabrėžia, kad įdomiausi matavimai laukia žiemą, prasidėjus šildymo sezonui. Šiuo laikotarpiu, tikėtina, žemėlapiai tiesiog raudonuotų nevėjuotomis dienomis, ypač mažesnių miestelių teritorijose, kuriuose nemažai namų ūkių vis dar šildomi kūrenant kietąjį kurą.