Un nuovo sensore può registrare quando l’acqua è contaminata da sostanze chimiche ed in quale concentrazione. Tutto senza l’aiuto dell’energia elettrica. Il dispositivo può essere usato per rilevare sconosciute fonti di contaminanti nei flussi d’acqua apparentemente sicuri.
Il primo rilevatore di inquinanti senza energia
Sindy KY Tang, assistente professore di ingegneria meccanica presso la Stanford University, descrive sulla rivista Lab on a Chip quella che chiama la sua “capsula del tempo tecnologica”.
La capsula del tempo acquisisce, tramite alcune reazioni chimiche che possono essere poi elaborate, una serie di informazioni utili a determinare il momento in cui si è verificata la reazione e la quantità dell’agente chimico presente. “In pratica” spiega Tang ” siamo in grado di registrare una sorta “storia” delle reazioni chimiche”.
Il fatto che la capsula del tempo non abbia parti meccaniche o elettriche, che non utilizzi energia elettrica e non richieda batterie, ha consentito alla Tang di progettare dispositivi molto più piccoli e meno costosi rispetto ai classici sensori “a corrente”.
Il prossimo passo sarà quello di ridurre ulteriormente le dimensioni del suo prototipo di 3 almeno volte, ampliare la gamma delle reazioni in modo da essere in grado di poterlo utilizzare in nuove aree di studio, come quello geotermico oppure nei serbatoi di petrolio profondi, nei sotterranei ed in quei luoghi dove la pressione e la temperatura potrebbero distruggere i sensori elettronici convenzionali.
Codice a barre in gel
Il prototipo della capsula del tempo è realizzato in plastica trasparente ed ha circa le dimensioni di un mignolo. All’interno di questo dispositivo ci sono due piccoli tubi, ognuno riempito con un gel appositamente scelto. Sono necessari due tubi con proprietà diverse per acquisire le informazioni necessarie a discernere sia i tempi della reazione che la concentrazione delle sostanze chimiche presenti.
Sul campo, gli ingegneri dovrebbero gettare la capsula in acqua a monte della contaminazione e lasciarla fluire a valle. Ad un certo punto la capsula dovrebbe interagire con il contaminante e lasciare un “timestamp” sulla capsula.
Sulla base della portata del flusso, sulla velocità di diffusione della sostanza chimica e sul timestamp, gli ingegneri sarebbero in grado di stimare dove, lungo il percorso, la capsula abbia incontrato il contaminante, aiutandoli nella ricerca della sorgente inquinante.
Una capsula del tempo con sensori chimici
Oltre a miniaturizzare drasticamente la capsula del tempo, Sindy KY Tang vorrebbe rendere i sensori chimici in grado di mappare gli ambienti chimici e fisici nelle profondità del sottosuolo.
“Le capsule dovrebbero essere abbastanza piccole da entrare attraverso le fessure degli strati di roccia, e abbastanza robuste per sopravvivere al calore, alla pressione e all’ ambiente chimico difficile che si trova sotto la terra solida”.
Gli ingegneri hanno anche in programma di sperimentare differenti gel e prodotti chimici, per aumentare la varietà di reazioni che si possono registrare.
“Anche se il lavoro è ancora in una fase iniziale, abbiamo dimostrato per la prima volta che è possibile utilizzare una semplice struttura chimica per ottenere informazioni sulle reazioni chimiche e determinare il tempo nel quale sono accadute, senza bisogno di alimentazione esterna”.
