Aby polepszyć jakość powietrza w pomieszczeniach, należy przede wszystkim określić środki umożliwiające jej pomiar i monitorowanie. Finansowany ze środków UE projekt IAQSENSE (Nanotechnology based gas multispectral sensing system for environmental control and protection) ma osiągnąć właśnie taki cel poprzez opracowanie nowych systemów czujników opartych na nanotechnologii, przeznaczonych do monitorowania jakości powietrza w pomieszczeniach (IAQ) w zamkniętych środowiskach.
Systemy takie umożliwią dokładne monitorowanie składu powietrza pod względem zanieczyszczeń chemicznych i organicznych bez konieczności stosowania ciężkiego i drogiego sprzętu. Aby to osiągnąć, systemy te opracowano przy wykorzystaniu trzech opatentowanych technologii, z których jedna oparta jest na powierzchniowej dynamice ruchliwości jonów oddzielającej każdy komponent gazu. Dzięki tym technologiom systemy są bardzo czułe i selektywne, a także w pełni zintegrowane, tanie i dostosowane do masowej produkcji.
Od początku trwania projektu, tj. września 2013 r., opracowano dwie technologie. Pierwsza z nich służy do monitorowania jakości powietrza w pomieszczeniach w czasie rzeczywistym z możliwością selektywnego wykrywania każdego rodzaju lotnych związków organicznych (VOC) i ich stężenia. Ta technologia czujników VOC składa się z dwóch systemów:
Najpierw zespół skonstruował spektroskop umieszczony na procesorze o czułej powierzchni wykazującej powinowactwo do wykrywanych molekuł.
Molekuły te są wcześniej poddawane jonizacji. Poza tą czułą powierzchnią urządzenie wytwarzające pole elektryczne wytwarza dynamiczne i interaktywne pole przemieszczające jony zgodnie z ich ruchliwością na powierzchni. To samo urządzenie generuje sygnał elektryczny w wyniku interakcji z ładunkami przy powierzchni w zależności od ich lokalizacji.
Następnie opracowano elektroniczny układ scalony typu ASIC przekształcający sygnał spektroskopu oraz zapewniający cyfrowe przetwarzanie w celu wydobycia wzorów typowych dla wykrywanych molekuł.
Technologia ta znajdzie się w fazie produkcyjnej w połowie 2016 r. W tym celu nawiązano kontakty z przedstawicielami branży budowlanej, elektrycznej i wentylacyjnej. Do końca prac, zaplanowanych na sierpień 2016 r. zespół sfinalizuje proces uprzemysłowienia spektroskopu umieszczonego na procesorze oraz przygotuje narzędzia umożliwiające wykorzystanie i rozpowszechnianie technologii oraz narzędzia do wsparcia technicznego. Zespół zidentyfikował trzy rynki zbytu czujników VOC: Monitoring i sterowanie wentylacją budynków (biur i budynków mieszkalnych), pojazdy (kabina kierowcy i pasażerska) oraz zintegrowane czujniki w smartfonach.
Claude Iroulart, koordynator projektu IAQSENSE, wyjaśnia, że zespół skupia się na zastosowaniach budowlanych. „Mamy do tego odpowiednie kontakty w przemyśle”, mówi. „Pozostałe dwa sektory wymagają zastosowania innego podejścia, wykorzystania technologii integracji i uwzględnienia kwestii ilościowych”.
Uważa jednak, że czujnik ten posiada znaczną przewagę nad porównywalnymi produktami dostępnymi na rynku: „Nasze czujniki VOC posiadają wbudowane funkcje selektywnego działania i można je skonfigurować za pomocą oprogramowania. Dzięki temu mogą one zastąpić bieżącą ofertę czujników i zapewnić większą selektywność i czułość”.
Druga technologia opracowana w ramach projektu IAQSENSE zapewnia możliwość wykrywania bardzo niskich stężeń groźnych substancji chemicznych i materiałów wybuchowych, dzięki czemu dobrze nadaje się do różnych zastosowań w dziedzinie bezpieczeństwa. Technologia oparta na wspornikach okazała się bardzo czuła, a ponadto dobrze sprawdza się w produkcji przemysłowej. Iroulart mówi, że uczestnicy projektu poszukują partnerów w celu dalszego rozwoju tej technologii, a przez następne kilka miesięcy czujnik oparty na wspornikach ma sprawdzić się na rynku dzięki nawiązaniu istotnej współpracy po zakończeniu realizacji projektu IAQSENSE.
Według Iroularta głównym wyzwaniem jest przeniesienie produktów z fazy badań do fazy komercjalizacji. „Opracowujemy czujniki w postaci elementów, które mogą zostać zintegrowane w układach czujników przez innych graczy na rynku. Najważniejszych wyzwaniem podczas opracowywania układów czujników jest zapewnienie spójnego przejścia z fazy badań do uprzemysłowienia na masową skalę. Głównym wyzwaniem marketingowym jest natomiast przejście ze struktury nastawionej na badania na w pełni komercyjną organizację zapewniającą wsparcie techniczne i posiadającą odpowiednie kanały dystrybucyjne”.
