The Colonial Pipeline, som transporterar bränsle från Texas till New York, sprack i höstas, dumpa en kvarts miljon gallon gas på landsbygden i Alabama. När läckan upptäcktes under rutininspektion, Ångor från utsläppt bensin var så starka att de förhindrade reparation av rörledningar i flera dagar. Nu, forskare utvecklar teknik som skulle varna rörledningschefer om läckage så snart misslyckande börjar, undvika miljökatastrofer och bränsledistributionsstörningar till följd av rörledningsläckor.
Forskarna presenterar sitt arbete idag vid 255:e National Meeting &Exposition of the American Chemical Society (ACS).
"Fördelen med vår sensor är att den kan upptäcka mycket små läckor, och operatörer kan vidta snabba åtgärder för att reparera dem, " säger Veera Gnaneswar Gude, Ph.D., ledare för projektet. "Vi behöver inte längre vänta tills läckan är ute av hand. Plus om vi kan utveckla detta system i större skala, samma enhet skulle kunna behandla avfallet och sanera marken och vattnet som har förorenats."
Rörledningar inspekteras för närvarande av en enhet som kallas en smart gris, en elektronisk sensor som går genom röret och upptäcker sprickor eller svetsfel. Trots regelbunden inspektion, läckor förekommer fortfarande. Gude, som är vid Mississippi State University, utvecklar en sensor som skulle komplettera denna process genom att tillhandahålla ytterligare information om rörens integritet. Denna sensor fäster på utsidan av röret, och utnyttjar bakteriens metaboliska process för att upptäcka gasläckor i realtid.
I tidigare forskning har Gude studerade användningen av mikroorganismer vid rening av avloppsvatten, och han har nyligen fokuserat på att bygga biosensorer från liknande arter. I den aktuella studien, han testar bakterier som kommer att framkalla en tillräckligt mätbar katodspänning samtidigt som han kan överleva i en marin miljö för tillämpning av oljeutsläppsdetektering till havs. För att detta ska fungera, bakterierna måste förbli robusta genom en rad alkalinitet, tryck och pH-förhållanden.
En typ av bakterier han testar kallas "elektrogena, " vilket innebär att den släpper ut elektroner till sin miljö genom metaboliska processer. Gude skapade en organisk sensor som består av en elektrogen anod som består av bakterier som förbrukar kolbaserat material (gas eller olja) och driver ut elektroner. Elektronerna färdas sedan över ett motstånd till en katod. En annan uppsättning bakterier, hungrig på elektroner, ligger vid katoden och uppmuntrar elektronflödet. En ökning av anodbakteriernas metaboliska processer kommer att motsvara en spänningsökning i sensorn, som kan varna en tekniker om en potentiell läcka.
"Sensorn är inte svår att implementera, ", säger Gude. "Att placera sensorn på ett rör är ingen stor utmaning. Det är en väldigt mångsidig teknik."
För närvarande, Gude letar efter ett medium för att immobilisera bakterierna. Han testar plaster med hög porositet och biobaserade filmer som optimerar ytan som de elektrogena bakterierna kan täcka.
När robusta bakterier har identifierats och immobiliserats, de kan användas som läckagedetektorer i en rad oljetransport- och borrtillämpningar, inklusive fracking. Det är möjligt att sensorn någon gång i framtiden kan sprayas som en beläggning på utsidan av rören för att säkerställa att hela längden övervakas kontinuerligt.
