Prototypen består av en sensor ansluten till en låda som både visar utsläppsnivåerna i realtid, och sparar resultaten över tid. Kredit:Mia Halleröd Palmgren/Chalmers tekniska universitet
Luftföroreningar är ansvariga för 550, 000 för tidiga dödsfall per år i Europa och 7 miljoner världen över, Enligt WHO. Att mäta det kan vara en utmaning, dock, eftersom utrustningen tenderar att vara stor och dyr. Men snart, detta kan förändras, tack vare en liten, optisk nanosensor utvecklad vid Chalmers tekniska universitet, Sverige, som kan monteras på en vanlig gatubelysning.
Tekniken används redan i västra Sverige, och forskare och andra intresserade hoppas att sensorn snart kan användas i många breda sammanhang. Ett samarbete med University of Sheffield pågår också.
"Luftföroreningar är ett globalt hälsoproblem. Att kunna bidra till ökad kunskap och en bättre miljö känns bra. Med hjälp av dessa små, bärbara sensorer, det kan bli både enklare och billigare att mäta farliga utsläpp extremt exakt, "säger Chalmers -forskaren Irem Tanyeli, som har hjälpt till att utveckla de små sensorerna, som mäter kvävedioxid med stor precision.
För högteknologiska sensorer att flytta från labbet till den verkliga världen, Irem Tanyeli arbetade med det Göteborgsbaserade företaget Insplorion, grundades av Chalmers-forskaren Christoph Langhammer 2010. Med hjälp av finansmannen Mistra Innovation, han har varit engagerad i företagets ansträngningar att anta den stora miljöutmaningen att exakt kartlägga luftföroreningar.
"Detta är ett bra exempel på hur ett universitet och ett företag kan samarbeta. Båda parter bidrar med sin expertis för att skapa en ny produkt, bidra till ett mer hållbart samhälle, "säger Christoph Langhammer, Professor vid Chalmers Institutionen för fysik.
Avgaser från vägtrafik står för huvuddelen av kvävedioxidföroreningarna i luften. Andning av kvävedioxid är skadligt för vår hälsa, även på mycket låga nivåer, och kan skada våra andningssystem och leda till hjärt- och kärlsjukdomar. Enligt Världshälsoorganisationen, luftföroreningar är den enskilt största miljöhälsorisken i världen.
Den nya optiska nanosensorn kan detektera låga halter av kvävedioxid mycket exakt-ner till delar per miljard-nivå (ppb). Mättekniken bygger på ett optiskt fenomen som kallas plasmon. Det uppstår när metallnanopartiklar belyses och absorberar ljus med vissa våglängder. Christoph Langhammer och hans forskargrupp har arbetat inom detta område i över ett decennium, och nu börjar innovationer se dagens ljus.
Den nya optiska nanosensorn kan detektera låga koncentrationer av kvävedioxid mycket exakt-ner till delar per miljard-nivå (ppb). Mättekniken bygger på ett optiskt fenomen som kallas plasmon. Det uppstår när metallnanopartiklar belyses och absorberar ljus med vissa våglängder. Kredit:Insplorion/Johan Bodell
De senaste två åren har Irem Tanyeli har arbetat med att optimera sensormaterialet och genomföra tester under olika simulerade miljöförhållanden. Tekniken är nu installerad i en gatubelysning i Göteborg, som en del av ett samarbete med belysningsföretaget Leading Light, för att mäta mängden kvävedioxidmolekyler i stadsmiljön.
"I framtiden, vi hoppas att tekniken också kan integreras i annan stadsinfrastruktur, som trafikljus eller fartkameror, eller för att mäta luftkvaliteten inomhus, säger Irem Tanyeli.
En sensor är också installerad på taket på Nordstan i Göteborg, ett av Skandinaviens största köpcentrum, och snart kommer fler att placeras längs vägen för Västlänken, ett stort järnvägstunnelprojekt, även i Göteborg.
Tekniken har redan väckt intresse från flera organisationer, inklusive Urban Flows Observatory, ett luftkvalitetscenter vid University of Sheffield. De kommer att genomföra fälttester, att jämföra nanosensorernas resultat med data från ett antal brittiska referensstationer.
"Det saknas små funktionella kvävedioxidgivare på marknaden. Vi tycker att denna nanoplasmoniska lösning är intressant, och ser fram emot testresultaten, "säger professor Martin Mayfield vid Urban Flows Observatory, University of Sheffield.
Andra intressenter inkluderar Stenhøj Sverige, ett företag, som utvecklar gas- och rökanalysatorer för bilverkstäder och fordonsinspektionsföretag, samt IVL, Sveriges miljöforskningsinstitut. IVL arbetar med tillämpad forskning och utveckling i nära samarbete med industrin och det offentliga området för att ta itu med miljöfrågor.
Den nya sensortekniken är inte begränsad till mätning av kvävedioxid utan kan också anpassas till andra typer av gaser. Det finns därför potential för ytterligare innovation.
"Kvävedioxid är bara ett av de många ämnen som kan upptäckas med hjälp av optiska nanosensorer. Det finns stora möjligheter för denna typ av teknik, säger Christoph Langhammer.
