Proven technology for new emission passive sampler

Result code in IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F24718602%3A_____%2F23%3AN0000001" target="_blank" >RIV/24718602:_____/23:N0000001 - isvavai.cz</a>

Result on the web

<a href="https://drive.google.com/drive/folders/1k_1rZCqBgwYfPAZU60nUNv40UZ_wEXCF?usp=sharing" target="_blank" >https://drive.google.com/drive/folders/1k_1rZCqBgwYfPAZU60nUNv40UZ_wEXCF?usp=sharing</a>

DOI - Digital Object Identifier

—

Result language

čeština

Original language name

Ověřená technologie nového pasivního vzorkovače pro emise

Original language description

Výsledkem je pasivní vzorkovač pro instalaci v komíně na bázi PUF pěny s uchycovacím systémem pro dron. Konstrukce vzorkovače je vyvinuta tak, že dron je schopen jej na nepřístupné místo vrcholu komína umístit. Součástí výstupu je postup a ověření analytického stanovení zájmových perzistentních organických polutantů a kovů z tohoto vzorkovače. Popis procesu VaV je popsán v technické dokumentaci ověření technologie tohoto výsledku zpracovanou na základě podkladů řešitele společností WASTen. Součástí výsledku je výkresová dokumentace k technologii a přílohy obsahující analytické protokoly z pilotních zkoušek proveditelnosti podle příslušných standardních operačních postupů laboratoře a vyhodnocení pomocí robustní gnostické datové analýzy (AIA – Advanced Information Analysis). Popis prací je rozdělen zejména do následujících 3 bodů: 1. Konstrukce modifikovaného pasivního vzorkovacího systému na bázi pasivního vzorkovače PUF pro POP a kovy. Dále na bázi granulovaného aktivního uhlí pro zachycení těkavých organických sloučenin (benzen), 2. Uchycovací systém pro instalaci vzorkovače dronem, který je schopen umístit vzorkovač na komín. Ověření bylo provedeno na experimentálním stanovišti. Pasivní vzorkovač je umisťován do komína současně s izokinetickou sondou bodového odběru, 3. Analytické vyhodnocení perzistentních organických polutantů (PCDD/F, PAU) a kovů s popisem metody stanovení těchto sloučenin a výsledkem pilotních testů proveditelnosti na 2 odběrových místech. Jádrem technologie je pasivní vzorkovač (3 válce o průměru 5 cm a výšce 8 cm z PUF pěny) umístěný do ochranného krytu z nerezové perforované trubice instalovaný na vnitřní stranu komína pod jeho vrcholem. Byla optimalizována geometrie vzorkovače, jeho krytu a umístění v komíně. Ochranný kryt byl zvolen s ohledem zejména na tyto parametry měřeného odpadního vzduchu: velikost aerosolových částic, stabilní proudění odpadního vzduchu kolem aktivní plochy PUF vzorkovačů a teploty měřeného média. Doba expozice byla optimalizována nejméně na 6 vzorkovacích dnů. V rámci projektu byl ve smyslu podnikatelského záměru řešen i záchyt těkavé organické sloučeniny benzenu, resp. skupiny BTEX. Bylo testováno řešení stanovení těchto těkavých organických látek VOC pomocí pasivního vzorkovače na bázi granulovaného aktivního uhlí (GAU). Vzhledem k předběžným výsledkům bylo rozhodnuto, že těkavé látky budou stanovovány metodou fotoionizačních senzorů Alphasense AH2 vyvinutou, modifikovanou, v rámci tohoto projektu partnerem projektu UJEP. Na 3D tiskárně byl vytištěn prototyp montážní ruky schopné jemné instalace vzorkovací instrumentace z dronu a vyřešeno její elektronické ovládání. Od jejího použití se zejména díky vysoké celkové hmotnosti sestavy vzorkovačů (až 9 kg) pro tuto aplikaci upustilo. Místo ní byl vyvinut nosič vzorkovačů ze slitiny hliníku, jak pasivního, tak izokinetické sondy, který se na dron zachycuje pomocí kotvy na laně. Nosič vzorkovačů je zkonstruován tak, že jeho horní hrana leží na hraně vrcholu komína. Příslušenství trasy bodového odběru je v krabici z vnější strany komína. Bezpečná instalace a upevnění je zajištěno gravitací rozporem pomocí kloubového zařízení, viz výkres v příloze a příslušná fotodokumentace v technické zprávě. Pro bezpečnou instalaci a deinstalaci vzorkovačů na komín dronem spolu komunikují průzkumný a montážní dron. Průzkumný dron provádí předinstalační průzkum se zmapováním vrcholové části komína a tvorbou jejího 3D modelu, dále provádí monitoring teploty pomocí termokamery a monitoring povětrnostních podmínek. Byl zakoupen a testován montážní dron Hexacoptera UAV, který má maximální nosnost zátěže 10 kg. Tento montážní dron s robotickou rukou má rozpětí 1750 mm, velikost vrtulí 30“, konstrukce je z karbonových vláken a leteckého hliníku, doba letu 30-40 min, čistá nosnost 20-25 kg. Používá řídicí systém SIYI, naváděcí systém GPS a systém RTK, letová rychlost je 8-12 m/s, letová výška do 260 m, dosah až 15 km, systém dálkového ovládání Android, 4G, WIFI (pro online mapy, atd.). Je osazený 3-osým kamerovým systémem Sony. Lithium polymerové baterie model 6S1P 23.7 s kapacitou 31 000 mAh. Kvůli úspoře místa a snadné vyměnitelnosti byla připravena vlastní výroba akupacku. Řešení sběru dat ze vzorkovače umístěném na nepřístupném místě je provedeno přes IoT (internet věcí) s deskou arduino. Je využíváno bezdrátové rozhraní LPWAN „Low Power Wide Area Network“. Proveditelnost montáže dronem byla testována na experimentálním stanovišti, kde byla ověřena jeho konstrukční funkčnost a bezpečná instalace. Byly provedeny pilotní testy stanovení zájmových látek PCDD/F, PAU a kovů na dvou testovacích místech, v komínech dvou rodinných domů. Byly vypracovány standardní operační postupy na tyto látky, v souladu s normou ČSN EN 1948:2006: • PAU - GC-MS-ITQ nebo ekvivalent – E&H laboratoř - SOP 6.04, • PCDD/F – TSQ 9000 GC-MS/MS – E&H laboratoř SOP 7.00, • Kovy – ICP-MS Agilent 7900, analytická laboratoř UJEP (vedoucí Ing. Pilnaj). Detailní postup, včetně předúpravy, stanovení PAU a PCDD/F je popsán v technické zprávě. Výsledné koncentrace PAU jsou vysoce nad mezí detekce, včetně toxikologicky významného Benzo(a)pyrenu. Látky typu PCDD a PCDF jsou povětšinou pod mezi detekce s pouze dvěma výjimkami hodnot těsně nad LOD, což bylo očekáváno, protože se jednalo o spalování dřevěného materiálu bez významného obsahu chloru. Podrobné stanovení I-TEF a sumy daných látek je uvedeno v protokolech o zkoušce, které jsou přiloženy v příloze. Jelikož se jedná o pilotní zkoušku, je jejím výsledkem ověření, že jsme schopni dané parametry s danou přesností uvedenou v protokolu stanovit. Stanovení kovů bylo provedeno v analytickém oddělení partnera projektu UJEP. Byla použita instrumentace hmotnostní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem ICP-MS Agilent 7900 (G8403A) se zmlžovačem MicroMist, dávkováno peristalitickou pumpou PeriPump s autosamplerem SPS4. Vzhledem k očekávanému výskytu a s přihlédnutím k toxicitě byly vybrány tyto kovy: Ar, Ni, Cd, Li, Be, B, Na, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Cu, Zn, Se, Sr, Mo, Ba, Tl, Pb, In, Bi. Analýza kovů nepotvrdila žádnou výrazně zvýšenou koncentraci některého z těchto kovů. V projektovém záměru vytipované kovy Ar, NI, Cd byly zachyceny v nízkých koncentracích pod 0,1 mg na vzorkovací válec. Nad 1 mg na vzorkovač se zachytil pouze sodík a zinek. Výsledky pilotního testu proveditelnosti byly podrobeny pokročilé datové analýze. Data získaná analýzou vzorků z pasivních vzorkovačů byla analyzována pomocí robustní lineární regrese podél gnostické influenční křivky. Toto vyhodnocení využívá výhodu gnostické metody AIA, která dokáže robustním způsobem zpracovat naměřená data i v případě malého počtu náměrů nebo přítomnosti odlehlých dat, kde interpretace klasickými statistickými metodami selhává.

Czech name

Ověřená technologie nového pasivního vzorkovače pro emise

Czech description

—

Type

Z_tech - Verified technology

CEP classification

—

OECD FORD branch

20705 - Remote sensing

Project

<a href="/en/project/EG21_374%2F0027382" target="_blank" >EG21_374/0027382: Research and development of methodology for identification of point sources of pollution using drones</a><br>

Continuities

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Publication year

2023

Confidentiality

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Internal product ID

PAS 003 emission 2023

Numerical identification

—

Technical parameters

Jádrem technologie je pasivní vzorkovač (3 válce o průměru 5 cm a výšce 8 cm z PUF pěny) umístěný do ochranného krytu z nerezové perforované trubice instalovaný na vnitřní stranu komína pod jeho vrcholem. Byla optimalizována geometrie vzorkovače, jeho krytu a umístění v komíně. Ochranný kryt byl zvolen s ohledem zejména na tyto parametry měřeného odpadního vzduchu: velikost aerosolových částic, stabilní proudění odpadního vzduchu kolem aktivní plochy PUF vzorkovačů a teploty měřeného média. Doba expozice byla optimalizována nejméně na 6 vzorkovacích dnů.

Economical parameters

Kromě přímého finančního přínosu z prodeje stanovení významných kontaminantů v emisích danou technologií provozovatelům zdrojů znečištění, je významným přínosem společenský přesah projektu zlepšování kvality životního prostředí, který nelze vyjádřit čistě ekonomickými vyčíslením. Výsledek projektu umožní podnikům – znečišťovatelům identifikovat technické a technologické obtíže vedoucí ke zhoršení emisí a následně znečištění předcházet. Tento fakt zvyšuje renomé příjemce podpory, který tak bude získávat další zákazníky například z monitorovacích skupin měření emisí, a to jak z ČR, tak Evropy. V současné době dodáváme vzorkovací zařízení a stanovujeme polutanty PCDD/F, PCB a PAU například pro polskou společnost Wessling nebo skandinávský Eurofins. Tento projekt nám pomůže rozšířit portfoliu našich zákazníku a zajistit zakázky a ekonomicky výhodnou spolupráci s dalšími významnými evropskými společnostmi zabývající se emisemi a obecně ochranou ovzduší.

Application category by cost

—

Owner IČO

24718602

Owner name

E&H services a.s.

Owner country

CZ - CZECH REPUBLIC

Usage type

V - Výsledek je využíván vlastníkem

Licence fee requirement

Z - Poskytovatel licence na výsledek nepožaduje v některých případech licenční poplatek

Web page

https://drive.google.com/drive/folders/1k_1rZCqBgwYfPAZU60nUNv40UZ_wEXCF?usp=sharing, www.ehss.eu/cz/projekt-qdair/