AQUARIUS (Broadband Tunable QCL Based Sensor for Online and Inline Detection of Contaminants in Water)

Akronim: AQUARIUS
Czas trwania: 01.01.2017 – 31.12.2019
Koszty całkowite: € 3 891 263.75
Dofinansowanie UE: € 3 891 263.75

Założenia:

Projekt AQUARIUS zakłada opracowanie przełomowej metody wykrywania zanieczyszczeń wody przy użyciu kaskadowych laserów kwantowych MIR (QCL). Jego powstanie motywowane jest:

  • ramową dyrektywę wodną (2000/60 / WE), w której węglowodory są określane jako priorytetowe substancje niebezpieczne,
  • przemysłowe i regulacyjne zapotrzebowanie na szybkie i ciągłe wykrywanie zanieczyszczeń,
  • aktualnym stanem wiedzy na temat pomiaru substancji przy użyciu QCL zdefiniowanych przez partnera projektu QuantaRed Technologies i opisanych w ASTM D7678.

Cel:

Obecnie do kontroli zanieczyszczeń wody stosowane są klasyczne metody badawcze. Pobrane na miejscu próbki transportowane są do laboratorium gdzie przechodzą szereg testów. AQUARIUS ma na celu usprawnienie badań poprzez opracowanie strategii wykrywania online i inline w oparciu o zaawansowane struktury fotoniczne. W celu uzyskania lepszej swoistości, do spektrometru rdzenia zostanie opracowane szerokie przestrajalne źródło μEC-QCL oparte na MOEMS. Duża moc, tryb wolny od przeskoków i bezprecedensowo szybkie pozyskiwanie danych zapewnią wysokie współczynniki S / N, a tym samym wysoką czułość.

System wykrywania online zostanie zatwierdzony przez partnera projektu OMV do monitorowania procesu i ścieków. Zostanie również przetestowany pod kątem identyfikacji różnych źródeł zanieczyszczeń przez partnera projektu KWR w swoich zakładach uzdatniania wody i oczyszczania.

System wykrywania inline będzie oparty na zintegrowanych układach optycznych (IOC), w tym falowodach do wykrywania fali zanikającej. Przełączanie pomiędzy poszczególnymi falowodami MKOI umożliwi quasi-równoczesny pomiar próbki i tła, zapewniając w ten sposób doskonałą długoterminową stabilność.

AQUARIUS obejmuje łańcuch dostaw od instytutów badawczych do integratorów systemów i użytkowników końcowych. Wpłynie to na system online z TRL 3-7 oraz system inline z TRL 2- 4, a tym samym wzmocni przywództwo przemysłowe partnerów projektu w zakresie wykrywania cieczy na bazie QCL i komponentów fotonicznych (źródło, detektor i IOC).

Zastosowanie:

Wykorzystując analizator online do monitorowania wody przemysłowej pierwszymi docelowymi użytkownikami będą firmy przemysłu petrochemicznego, ponieważ ich głównym przedmiotem działalności jest poszukiwanie i rafinacja. Wraz ze wzrostem poziomu automatyzacji zastosowanie czujników w segmencie przemysłowym i produkcyjnym wykazuje większe możliwości zastosowania i użyteczności. Coraz częściej czujniki są wdrażane, aby zapewnić wyższą produkcję, kontrolować straty i zredukować przestoje w sektorze produkcyjnym. W ramach tego rynku potencjalni klienci obejmują 750 morskich platform wiertniczych (wytwarzane zrzuty wody), 3 500 laboratoriów terenowych (ponowne wtłaczanie wody), 1 000 rafinerii (50% przetwarza wodę z punktów technologicznych) i 2 000 z dalszego przemysłu przetwórstwa ropy ( np. przemysł smarów).

Drugim głównym rynkiem będzie oczyszczanie i przetwarzanie wody (w tym monitoring środowiska wodnego) oraz zaopatrzenie w wodę pitną. Całkowita wartość rynku oczyszczania wody wyniesie 3,5 mld USD w 2019 r., a wartość kontroli zanieczyszczenia wody szacuje się na 2,7 mld USD. Roczne stopy wzrostu wynoszą 5,2%.

W perspektywie długofalowej odbiorcą mogą stać się producenci żywności, której wytwarzanie jest w znacznym stopniu uzależnione od zasobów wodnych wysokiej jakości. Wraz z zastosowaniem wbudowanych czujników OiW wzdłuż łańcucha zaopatrzenia w wodę rynek docelowy (biorąc pod uwagę wielokrotne wykorzystanie na miejscu) obejmuje 6.000 czujników kompaktowych. Według szacunków w ciągu 10 lat od zakończenia projektu zapotrzebowanie może wynieść 1200 czujników rocznie.

Udział VIGO System:

VIGO System odpowiada za stworzenie zoptymalizowanego detektora oraz zaprojektowanie dedykowanej elektroniki do szybkiego, niskiego poziomu wzmocnienia jego sygnałów. Detektor zostanie zintegrowany z elektroniką w module detekcyjnym.

W ramach projektu zostanie opracowany system konwersji danych analogowo-cyfrowych o współczynniku MSamples / sekundę konwersji. Szybka synchronizacja próbkowania z pulsacyjnym działaniem lasera będzie realizowana za pomocą wydajnego układu FPGA, integrującego szybką statyczną pamięć RAM do przechowywania i przetwarzania próbek.

Firmy zrzeszone w konsorcjum:

TECHNIKON FORSCHUNGS- UND PLANUNGSGESELLSCHAFT MBH (TEC) – Austria

QUANTARED TECHNOLOGIES GMBH (QRT) – Austria

FRAUNHOFER GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER ANGEWANDTEN FORSCHUNG E.V. (Fraunhofer) – Niemcy

OMV EXPLORATION & PRODUCTION GMBH (OMV) – Austria

VIGO SYSTEM S.A. (VIGO) – Polska

INTERUNIVERSITAIR MICROELECTRONICA CENTRUM IMEC VZW (IMEC) – Belgia

TECHNISCHE UNIVERSITAET WIEN (TU Wien) – Austria

KWR WATER B.V. (KWR) – Holandia

Więcej informacji:

https://twitter.com/aquarius_h2020

https://aquarius-project.eu/

https://www.facebook.com/Aquarius-2016358345254577/

https://www.linkedin.com/in/aquarius-project-8a7144133/

https://aquarius-project.eu/downloads/AQUARIUS-Newsletter-Issue1.pdf