LEDSOL
Decontaminarea Durabilă a Apei prin Dezinfecție Inteligentă UV/LED și Utilizarea Energiei Solare
Decontaminarea Durabilă a Apei prin Dezinfecție Inteligentă UV/LED și Utilizarea Energiei Solare
Accesul la apă potabilă este atât un drept al omului, cât și o parte a Obiectivelor de Dezvoltare Durabilă ale Națiunilor Unite. Apa potabilă sigură este indispensabilă vieții umane, însă accesul la aceasta nu este un standard în multe țări din întreaga lume. În special în zonele îndepărtate, cum ar fi zonele rurale din Africa, oamenii au adesea acces doar la surse de apă, cum ar fi fântâni sau foraje artizanale/improvizate, care sunt contaminate cu bacterii și germeni. În Africa, unul din trei cetățeni este afectat de deficitul de apă, și aproximativ 400 de milioane de oameni nu au acces la apă potabilă.
Proiectul LEDSOL este finanțat în cadrul programului LEAP-RE (Parteneriatul pe termen lung Europa-Africa pentru energie regenerabilă), care își propune să crească utilizarea energiei regenerabile printr-un set bine echilibrat de proiecte de cercetare, demonstrație și transfer de tehnologie pe ambele continente.
Proiectul LEDSOL promovează energia regenerabilă pentru a furniza apă potabilă sigură, dezinfectată și decontaminată prin mijloace UV/LED, dar și clasice, alimentarea fiind realizată de celule solare flexibile și cu greutate redusă. Sistemul LEDSOL este conceput pentru a fi ambalat într-un rucsac portabil care se va baza exclusiv pe energie solară și care va avea un motor de poziționare GPS. Acesta va oferi tehnologie ușor de utilizat și accesibilă populației locale care nu este conectată la rețeaua de apă sau energie.
Un consorțiu multidisciplinar care cuprinde parteneri din Algeria, Togo, România, Germania și Finlanda adună expertiza necesară pentru implementarea proiectului și pentru atingerea obiectivelor stabilite în propunere.
Au fost explorate experimentele realizate pe o varietate mare de germeni pentru a se putea stabilii cerințele funcționale ale dispozitivului UV LEDSOL. In baza acestora au fost identificate diverse probleme care pot apărea la designul sau la modul de funcționare al sistemului. A fost consultată literatura de specialitate și au fost găsite soluții pentru problemele identificate, realizându-se o listă de componente pentru viitorul prototip LEDSOL care au fost apoi proiectate in cadrul Activității 1.3.
Au fost analizate soluțiile existente pentru realizarea modulului de dezinfecție cu UV/LED. Au fost analizate specificații atât pentru LED-uri individuale, de la diverși producători, cât și pentru module LED integrate. Acestea sunt împărțite în 3 secțiuni: UV-A, UV-B și UV-C. In baza analizei de performante si preț au fost stabilite si achiziționate componentele pentru dezvoltarea modului de dezinfecție UV.
În baza rezultatelor obținute in cadrul activităților 1.1 și 1.2 a fost elaborat un prim model la platformei LEDSOL, anume al modelului de dezinfecție UV/LED. Elementele componente ale modulului UV/LED au fost proiectate folosind VariCAD. Acesta este un software pentru proiectare asistata pe calculator in 2D si 3D. Au fost proiectate si prezentate sub forma de imagini randate corpul principal al modulului de dezinfecție, capetele care permit montarea si iluminare UV prin ferestre de cuarț, sistemul de prindere, sistemul de circulare al apei, plăcutele PCB, etc.
Au fost analizate mai multe sisteme de dezinfecție, filtrare și purificare a apei disponibile în mediul comercial. Sunt prezentate cele mai importante specificații ale acestora, accentul fiind pus pe dimensiuni și capacitatea de transport, debit, preț, modalități de dezinfecție și filtrare a apei și modalități de alimentare (solară/la vehicul/la priză). În final, este realizată o scurtă comparație cu sistemul LEDSOL și sunt identificate dezavantajele fiecăreia dintre soluțiile prezentate pentru mediul în care urmează să fie utilizat sistemul nostru.
Proiectul si rezultatele obtinute au fost prezentate astfel: un articol de conferinta insotit de o prezentare in cadrul conferintei ICERI 2022; pagina de web; paginile de Linkedin si Twitter; prezentarea proiectului la Forumul Stakeholder-ilor LEAP-RE 2022 care a avut loc in Preotria; seminarul anual al programului DEVELOP al Academiei Finlandeze care a avut loc pe 27 octombrie în Helsinki.
Au fost identificate diferite tipuri de panouri solare care pot fi luate în considerare pentru alimentarea sistemului LEDSOL pornind de la premiza că trebuie să fie ușoare și flexibile. Avantajele acestor tipuri de panouri solare sunt: eficiența ridicată (pentru cele din material monocristalin), fiabilitatea, reducerea efectului de umbră prin dispunerea în paralel a sub-panourilor constituente, rezistența la intemperii. Portabilitatea este favorizată atât de împachetarea simplă a acestora cât și de greutatea lor rezonabilă. În timpul deplasărilor acestea se pot dispune ușor și eficient pe un rucsac. În vederea optimizării panourilor solare pentru sistemul LEDSOL trebuie ținut cont de faptul că performanța acestora depinde de mai mulți factori, inclusiv de situarea geografică și condițiile meteorologice. Mai mult, sistemul LEDSOL nu este static fiind condiționat de variabilele de mediu în continuă schimbare. De asemenea, deoarece sistemul este portabil, greutatea totală și dimensiunile componentelor (baterie, controler de încărcare și modul fotovoltaic) sunt parametri importanți de luat în considerare, alături de siguranța utilizatorului.
În vederea tratamentului de dezinfecție cu UV, inițial apa trebuie filtrată de impurități astfel încât turbiditatea să fie cât mai mică. În acest scop se vor folosi filtre mecanice pentru îndepărtarea particulelor solide și a impurităților. Alegerea acestor filtre depinde de calitatea filtrării si greutatea filtrelor. Pentru pomparea apei sunt necesare două pompe: una va pompa apa din sursa de suprafață în rucsac, iar a doua va pompa apa prin circuitul din rucsac. Parametrii de funcționare ai celor două pompe sunt dictați de performanțele pe care dorim să le atingă sistemul. În plus, pentru prototipul de laborator este necesară utilizarea unor pompe care să permită dezinfecția repetată a componentelor ei prin utilizarea de reactivi chimici agresivi. În acest scop au fost selectate pompe peristaltice care evită contaminarea lichidelor pompate prin contact cu părțile mecanice ale pompei. Acestea sunt pompe volumetrice cu autoamorsare, ce pot merge în gol în condiții de siguranță.
În vederea elaborarii documentatiei economice au fost identificate si analizate metodele de abordare care pot fi folosite. Analiza SWOT este o metoda folosita pentru proiectarea unei viziuni de ansamblu asupra firmei care doreste exploatarea rezultatelor proiectului. Ea functionează ca o radiografie a firmei sau a ideii de afaceri și evalueaza în acelasi timp factorii de influenta interni si externi ai unei organizatii, precum si pozitia acesteia pe piata sau in raport cu ceilalți competitori cu scopul de a pune în lumină punctele tari si slabe ale unei companii in relatie cu oportunitatile si amenintarile existente la un moment dat pe piata. Alternativ, analiza de inceput se poate baza pe modelele de tip canvas. Modelul Canvas (Business Model Canvas - BMC) este unul din instrumentul principale folosite in cazul evaluarii viabilitatii unei idei. Este un mod rapid si efectiv de a sintetiza ideile principale ale unei documentatii economice si de a vizualiza ipotezelor si presupunerilor facute. Modelul Lean Canvas (MLC) deriva din BMC si foloseste un concept cu 9 blocuri. Metodologia Agile poate sa fie folosita pentru a descrie utilizatorilor tinta modul in care produsul final va fi folosit si ce problema va rezolva. Agile are un nivel ridicat de implicare a utilizatorilor si include revizuiri frecvente.
Au fost efectuate trei tipuri de experimente: (i) experimente pentru măsurarea distribuției de putere a ledurilor cu emisie UV-C și a celor cu emisie UV-A în funcție de curentul injectat în fiecare; (ii) experimente pentru măsurarea dozei de radiație în funcție de curentul prin led-urile UV-C; (iii) experimente pentru măsurarea debitului de apă pompat de pompa peristaltică. (i) Puterea emisă de led-urile UV-A și UV-C a fost măsurată folosind un powermetru Thorlabs S405C cu senzor termic. Prin măsurătorile efectuate s-a constatat că fereastra de cuarț poziționată deasupra led-urilor nu atenuează semnificativ nici radiația la 275 nm și nici pe cea la 365 nm. Măsurătorile efectuate cu un tub de teflon, de grosimi diferite (10 mm și 2 mm) nu au evidențiat o creștere spectaculoasă a intensității. (ii) Au fost efectuate măsurători ale dozei obținută în diferite puncte pe înălțimea tubului de teflon. În acest scop au fost utilizate carduri UVC-LED. Acestea oferă o modalitate simplă și fiabilă de a valida dozele UV-C furnizate de dispozitive care produc radiație germicidă în domeniul 260-280 nm. Bucăți de dimensiuni reduse decupate din cardurile UVC-LED au fost dispuse în lungul tubului de teflon la trei distanțe față de ledurile UV-C (1, 10, respectiv 24 cm) iar iradierea a fost efectuată pe durate de timpul de 2, 10 și 100 s. Curentul prin ledurile UV-C a fost menținut constant la o valoare de 350 mA. (iii) A fost măsurat timpul necesar pentru transferul a 2 l de apă prin intermediul pompei peristaltice. Debitul astfel determinat a fost de 1 l/min pentru o tensiune de alimentare de 24 V și 1,2 l/min pentru 25V. A fost determinată turația capului pompei în sarcină atât vizual cât și prin analiza cu un osciloscop Rohde & Schwarz RTE 1054, 500 MHz. Semnalul pe osciloscop a fost obținut cu ajutorul unei rezistențe de 1 Ω pusă în serie cu pompa peristaltică. Turația a fost estimată la 120 rotații/min.
Diseminarea proiectului a fost facuta prin implicarea in activitati variate care sa contribuie la cresterea vizibilitatii proiectului, rezultatelor optiune si impactului acestora. Acestea includ evenimente organizate de autoritati conexe din tarile consortiului, sinergii cu proiecte relevante, prezentari catre studenti si elevi, social media (Linkedin si Twitter), pagina de web a proiectului, publicatii in conferinte si jurnale (2 conferinte ISI si BDI, 2 jurnale ISI).
Au fost selectate și prezentate principalele componente ale platformei LEDSOL. Acestea au fost selectate in paza extinderii studiilor si testarilor din etapele antarioare care au stabilit caracteristicile necesare ale LEDurilor (e.g., putere si distributie spectrala), pompelor pentru prototipul de laborator (e.g., rezistenta la solvent), pompelor pentru dispozitivul final (debit, masa, marime, pret), panourilor solare (eficienta, pret, masa) si filtrelor (proprietati de filtrare, marime, masa, pret).
Prototipul LEDSOL pentru tratamentul UV constă dintr-o cameră de tratament, cilindrică, confecționată din Teflon care adăpostește LED-urile UV-A și UV-C la baza cilindrului vertical. O fereastră de cuarț acoperă LED-urile. La sistemul UV LEDSOL, radiația UV emisă de LED-urile UV-A și UV-C trece în apa netratată prin fereastra de cuarț situată la baza camerei de tratament. Apa este pompată în camera de tratament prin intermediul pompei peristaltice. Pompa peristaltică funcționează printr-un mecanism unic inspirat de peristaltism, contracțiile musculare ritmice observate în sistemele biologice. Pompa peristaltică este compusă dintr-un tub flexibil situat într-o carcasă circulară. Lumina UV este un dezinfectant foarte eficient, dar dezinfecția poate avea loc doar în interiorul camerei de tratament. Procentul de microorganisme distruse depinde de intensitatea UV a LED-urilor, timpul de contact al apei cu radiația, calitatea apei brute și întreținerea corespunzătoare a echipamentului.
A fost măsurată puterea medie a LED-ului UV-A pe o perioadă de timp de două luni. Intensitatea aplicată s-a situat în intervalul 50 și 500 mA, tensiunea variind în funcție de curentul injectat, puterea debitată fiind măsurată cu ajutorul powermeter-ului. Variația celor trei parametri a fost reprezentată grafic 3D. A fost măsurată puterea medie a LED-urilor UV-C pe o perioadă de timp de două luni. Intensitatea aplicată s-a situat în intervalul 100 și 350 mA, tensiunea variind în funcție de curentul injectat, puterea debitată fiind măsurată cu ajutorul powermeter-ului. Variația celor trei parametri a fost reprezentată grafic 3D. Prin măsurătorile efectuate s-a constatat că fereastra de cuarț poziționată deasupra led-urilor nu induce atenuare semnificativă nici la 275 nm (UV-C) și nici la 365 nm (UV-A). A fost măsurat timpul necesar pentru a transfera 2 l de apă, între două recipiente gradate, cu ajutorul pompei peristaltice. Debitul astfel determinat a variat funcție de tensiunea aplicată pompei, variația liniară a debitului fiind reprezentată grafic. Au fost efectuate măsurători repetate, câte un set de cinci măsurători pentru fiecare valoare a tensiunii aplicate.
A fost stabilit un protocol de utilizare a sistemului UV LEDSOL și metodologia de întreținere a sistemului. Camera de tratament trebuie păstrată curată. În acest scop, sunt disponibile produse comerciale pentru clătirea camerei de tratament pentru a îndepărta orice peliculă de pe sursa UV.
Pentru testarea sistemului LEDSOL a fost variat debitul de alimentare a camerei de tratament și intensitatea LED-ului UV-A, intensitatea UV-C fiind menținută constantă la valoarea maximă. Numărul total de colonii, denumit și numărul total de viabile, este o măsură estimată cantitativ a concentrației de microorganisme, cum ar fi bacteriile, mucegaiurile și drojdiile dintr-o probă. Prezența lor este măsurată în probele incubate atât la 22°C, cât și la 37°C. Rezultatele numărului total de colonii trebuie privite ca tendință de creștere sau scădere una față de cealaltă. După aplicarea radiației UV se remarcă o scădere semnificativă cu două până la trei ordine de mărime a numărului total de colonii. E necesar a fi menționat că numărul total de unități care formează colonii indică doar calitatea apei potabile și nu poate confirma dacă este sigură de băut sau nu. Condițiile de testare sunt setate pentru a izola gama de organisme care pot coloniza și provoca infecții. Datorită numărului divers de organisme care pot fi găsite în apă, testarea pentru numărul total de unități care formează colonii este neselectivă. Acest aspect este diferit de testarea pentru anumite bacterii, cum ar fi Pseudomonas aeruginosa, care necesită utilizarea unor medii selective.
Elaborarea planului de afaceri necesită atât conceperea cât și validarea acestuia precum și adaptarea pe întreaga durată a proiectului. Un plan de afaceri specifică toate elementele necesare pentru a demonstra fezabilitatea unei afaceri, în timp ce un model de afaceri identifică elementele care fac o afacere să funcționeze cu succes. Au fost stabilite domeniile de aplicabilitate, a fost descrisă și efectuată o analiză a pieței și analizate tendințele pe piață a sistemelor de filtrare și purificare a apei.
În fiecare zi, în zonele rurale din Africa, milioane de oameni suferă din cauza lipsei de acces la apa curată și sigură. Această situație este recunoscută ca fiind una dintre cele mai mari cauze ale sărăciei în Africa, iar abordarea acestei provocări promite atingerea obiectivelor de dezvoltare socio-economică. Dimensiunea pieței globale a purificatoarelor de apă a fost de 30,62 miliarde de dolari în 2022 și se preconizează că va crește de la 33,65 miliarde de dolari în 2023 la 54,48 miliarde de dolari până în 2030, cu un CAGR de 7,6% în perioada următoare. Se preconizează că piața globală a purificatoarelor/filtrelor de apă va crește cu o rată de creștere anuală compusă mai mare de 7,5% în perioada prognozată. Diferiți factori, cum ar fi creșterea gradului de conștientizare cu privire la bolile transmise prin apă și progresele tehnologice în domeniul purificatoarelor de apă, conduc în principal piața purificatoarelor de apă. Costurile ridicate ale echipamentelor și ale întreținerii pot limita creșterea pieței purificatoarelor de apă. Purificatoarele de apă UV și sistemele de purificare a apei bazate pe AI sunt cele mai recente tendințe de pe piață.
A fost efectuată o analiză a brevetelor existente la nivel mondial pentru echipamentele care utilizează sterilizarea folosind radiația UV. În acest scop a fost consultată baza de date Espacenet a Oficiului de Patente Europene (EPO). Rezultatele căutării sunt prezentate în continuare, pe categorii ale lungimilor de undă a radiației ultraviolete, și anume: UV-A, UV-B, UV-C.
Diseminarea pe scara larga s-a realizat prin participarea la evenimente de interes national si local, doua publicatii stiintifice, pagina de web si paginile de social media dedicate proiectului.
In cadrul acestei etape au fost continuate experimentele de testare a sistemului LEDSOL. A fost variat debitul de alimentare cu apă a camerei de tratament și verificată eficiența LED-urilor UV-A și UV-C, separat, prin alimentarea alternativă a acestora. De asemenea, a fost testată și eficiența ambelor tipuri de LED-uri prin alimentarea simultană a acestora, dar cu varierea debitului de apă care trece prin camera de tratament. După aplicarea radiației UV se remarcă o scădere semnificativă cu trei până la patru ordine de mărime a numărului total de colonii. Este de remarcat că eficiența sistemului LEDSOL crește în condițiile în care sunt utilizate ambele tipuri de LED-uri, UV-A și UV-C. Totuși, s-a constatat o scădere a eficienței inactivării microbiene datorate colmatării LED-urilor UV cu depuneri de calcar prezent în apă. Colmatarea observată a fost pusă pe seama infiltrațiilor de apă pe lângă fereastra de cuarț şi garnitura de cauciuc. Depunerile scad eficiența LED-urilor prin scăderea fluxului de radiație. Efectul este similar cu scăderea puterii led-urilor la 70% din puterea de funcționare originală, cunoscută și sub numele de L70, acest efect apărând totuși după 40.000 de ore de funcționare.
Scopul principal al experimentării modelului de localizare a fost de testare si de colectare de date pentru a contribui la dezvoltarea de noi algoritmi de poziționare care sa fie robuști si sa fie utilizabili cu dispozitive Android low-cost. Măsurătorile au fost efectuate in cinci țări cu mai multe dispositive mobile. CITST a contribuit cu măsurători folosind Samsung A52 si A12 si a efectuat măsurători in Romania, Rwanda, Finlanda. Datele brute colectate cu dispozitivele Android au fost achiziționate prin intermediul aplicației GNSSlogger. Concluziile în urma studiilor efectuate au fost multiple. În primul rând, am observat că măsurătorile brute achiziționate de la dispozitivele GNSS disponibile pe piață achiziționează destul de mult zgomot (cu erori reziduale de exemplu, multipath, interferențe) ducând la erori de câteva zeci până la câteva sute de metri. În al doilea rând, am descoperit că putem îmbunătăți semnificativ eroarea de poziționare prin algoritmi bine aleși.
In cadrul acestei etape a fost reproiectat modulul de dezinfecție UV deoarece cel dezvoltat şi testat in etapele anterioare suferea o degradare semnificativă a performanţelor în timp. Motivul identificat a fost colmatarea LEDurilor UV ca urmare a infiltrației de apa. Aceste infiltrații sunt cauzate de imperfecțiuni in strunjierea tubului de teflon. Prin urmare, s-a realizat un nou tub in care pereții sunt proiectați pentru a fi imprimați la o imprimanta 3D dintr-un plastic rezistent la solvenți. Pentru a asigura reflexia necesara pe pereții tubului aceștia au fost căptușiți cu o folie de teflon care a fost pusa pe piață recent si care este special produsa pentru o buna reflexie la UV. In plus, una din fetele foliei are un strat de adeziv care s-a dovedit, prin teste multiple făcute de către CITST, ca este rezistent la etapele tratamentului de dezinfecție.
Diseminarea pe scara larga s-a realizat prin participarea la evenimente de interes naţional şi local, o publicaţie ştiinţifică, pagina de web şi paginile de social media dedicate proiectului.
În cadrul acestei activitati a fost proiectata unitatea de control a sistemului de LEDuri. Aceasta permite controlul individual fiecaruia din cele 3 LEDuri UVC precum si a LEDului UVA. Se poate realiza astfel iradierea apei cu orice combinatie de LEDuri. S-a realizat atat proiectarea circuitului de control cat si designul PCB si al cutiei pentru aceasta. Cutia a fost printata 3D la CITST.
În cadrul etapei curente a fost realizata versiune îmbunătăţită a unităţii de desinfecţie care permite expunerea apei la radiațiile UV şi care nu suferă de pierderi de apă şi implicit de colmatarea LEDurilor. În plus, noua unitate de desinfecţie este dotată cu mai multe LEDuri UVC ca urmare a reproiectării electronicii. Modelul de laborator a fost optimizat din punct de vedere al numarului de unităţi de desinfecţie pe baza testelor cu 1, 2 şi 3 tuburi UV. De asemenea, pompa peristalitică a fost dotată, prin diverse adaptări, cu un nou motor care să permită un debit mai mare. S-a adaugat în sistem şi o pompă cu membrană care permite experimente cu debite de până la 4 l/min.
Platforma LEDSOL pentru studiile pilot, proiectată ca un dispozitiv mobil (introdusă într-un rucsac sau purtată pe cap într-un coş), este concepută ca un sistem format din trei subclase: circuitul de apă, elementele de sterilizare și circuitul electric.
Circuitul de apă este compus dintr-o pompă diafragmatică, filtru pentru sediment (Naturewater 5µ Sediment Filter Cartridge PP-10A), filtru cu cărbune activ (Naturewater Activated Carbon Filter Cartridge Gourmet T33) și furtunuri de conectare.
Elementele de sterilizare sunt reprezentate de trei tuburi de sterilizare UV, înseriate atât în circuitul de apă, cât și între ele în circuitul electric, fiind deservite de o singură sursă. Un aspect demn de menționat este faptul că acestea pot funcționa automat, independent, pentru menținerea sub control a microbiomului.
Circuitul electric este compus din două surse electrice, dintre care una este destinată pompei, iar cea de-a doua PCB-urilor din tuburile de sterilizare, alături de cablurile de conectare, un întrerupător principal și o cutie de comandă. Carcasa a fost realizată din PVC extrudat și aluminiu, în timp ce elementele de fixare au fost confecționate din oțel inoxidabil și plastic. Rolul celor din urmă este de a proteja componentele de trepidațiile cauzate de pompă și pe parcursul transportului. Pentru asigurarea unui debit de ~ 2,1 L/min, circuitul de apă a fost dotat cu două limitatoare ce previn depășirea valorii, în ciuda faptului că pompa, alimentată cu 12V și 10A.
In cadrul acestei etape au fost realizate experimente in teren folosind sistemul LEDSOL dezvoltat pentru studiile pilot si prezentat in cadrul Activitatii 5.3. A fost realizat tratamentul apei din trei lacuri din Bucuresti si Ilfov (Snagov, IOR, Teilor). Tratamentul a constat atat in prefiltraea apei prin filtrul de particule si cel de carbon, ambele integrate in system, cat si in tratamentul UV. Folosind sistemul de control dezvoltat in cadrul Activitatii 5.1, a fost variat tratamenul UV folosindu-se mai multe combinatii de LED-uri. De asemenea, a fost variat debitul de alimentare cu apa si, prin aceasta, variat timpul de expunere la radiatia UV. Rezultatele obtinute au relevat urmatoarele aspecte. După aplicarea radiației UV se remarcă o scădere semnificativă cu trei până la patru ordine de mărime a numărului total de colonii incubate la 37 oC. In mod neasteptat, eficienta nu creste cu numarul unitatilor de desinfectie si nici cu timpul de expunere. Apa din lacul IOR si lacul Tei contine, spre deosebire de lacul Snagov, Faecal Streptococi si Pseudomonas aerugionsa. Acestea sunt inactivate in mare parte prin tratamentul la debit maxim cu trei unitati de desinfectie UV si aproape in totalitate prin folosirea unui debit mai mic si deci a unui timp mai lung de iradiere.
In cadrul acestei activitati s-a continuat elaborarea documentatiei de analiza economica prin realizarea analizei PEST in Algeria si Togo. Aceasta este importanta pentru intelegerea contextului socio-politico-economic care va influenta comercializarea platformei LEDSOL in aceste tari. De asemenea, au fost evaluate costurile de productie a platformei LEDSOL precum si cele asociate comercializarii acesteia. Au fost elaborate predictiile financiare pentru cinci ani de exploatare comerciala. Estimarile facute evidentiaza faptul ca investitia devine profitabila in al treilea an de exploatare. Documentatia elaborata in cadrul etapelor anterioare a fost rafinata pentru a reflecta dezvoltarile din etapa curenta si, prin combinarea tuturor rezultatelor din cadrul proiectului, s-a construit planul de afaceri incarcat in platforma de raportare.
In cadrul acestei etape s-a depus cererea de brevet cu titlul „Dispozitiv cu actionare inteligenta pentru inactivarea microorganismelor prin iradiere UVA, UVB, UVC” si numarul A00744/26.11.2024. Inventia se refera la o unitate de dezinfectie a apei bazata pe radiatie ultravioleta (UV) emisa de o combinatie de LEDuri in domeniile de lungimi de undă UVA, UVB, UVC a caror functionare este controlata de un software bazat pe inteligenta artificiala (IA) care determina secventa si durata iradierii cu anumite lungimi de unda astfel incat sa optimizeze consumul si sa creasca eficienta inactivarii microorganismelor din apa.
Diseminarea proiectului s-a făcut pe scară largă prin:
Accesul la apă potabilă este o nevoie fundamentală a omenirii. Cu toate acestea, accesul la apă potabilă reprezintă o provocare în multe părți ale lumii fiind afectat de aspecte climatice sau exacerbat de factori precum poluarea sau contaminarea apei, gestionarea necorespunzătoare a resurselor de apă şi existenţa unor infrastructuri deficitare. Dată fiind estimarea Națiunilor Unite de a se ajunge, într-un viitor nu foarte îndepărtat, la două miliarde de oameni fără acces curent la apă potabilă, eforturile de cercetare și inovare se concentrează către găsirea de soluții la această problemă.
În acest context, obiectivul proiectului LEDSOL a fost de a dezvolta un sistem mobil, care sa poată sa fie transportat într-un rucsac şi care să poată produce 2 litri pe minut de apă potabila folosind surse de energie curată şi regenerabilă. Acest obiectiv a fost extins în urma vizitelor făcute de echipa LEDSOL în Algeria şi Togo care au relevat necesitatea unui sistem versatil, adaptabil la obiceiurile locale. Printre acestea se numără utilizarea sistemului în condiții de apartament pentru a dezinfecta apa adusă din izvoare tradiționale. De asemenea, s-a dorit ca sistemul să fie transportabil pe cap, așa cum obișnuiesc să care apa femeile din Togo. Aceste aspecte au fost adresate printr-un design bazat pe un schelet ușor, din aluminiu, care înglobează circuitul de apă, elementele de sterilizare și circuitul electric. Acesta poate fi amplasat atât într-o bucătărie cât şi într-un rucsac sau coş de transport. Cel mai important aspect inovativ al sistemului îl reprezintă elementele de sterilizare UV, bazate pe LEDuri care emit în trei intervale de lungimi de undă. Combinația de LEDuri a fost optimizată in cursul proiectului astfel încât să ducă la un consum energetic scăzut dar la o eficienţă de dezinfecție ridicată. Acest aspect deosebit de important a fost demonstrat atât în laborator cât şi în studii pilot. El face obiectul cererii de brevet depusă în cadrul proiectului.
Participarea la evenimentele organizate de programul LEAP-RE pentru proiectele finanțate a relevat potențialul uriaș al rezultatelor proiectului LEDSOL. Tehnologia propusă va acoperi o nevoie esențială în multe zone din Africa oferind acces la apă curată la preturi accesibile pentru un număr mare de beneficiari. Va maximiza impactul socio-economic prin posibilitatea de a fi utilizată în zone îndepărtate unde efortul zilnic de a asigura necesarul de apa răpește, chiar şi la vârste fragede, din timpul dedicat educației şi odihnei. Alte beneficii includ promovarea rezultatelor LEDSOL printre cercetătorii implicați și studenții acestora, atât în Europa cât şi în Africa, creșterea numărului de locuri de muncă și egalitatea de gen. Strategia de marketing durabil dezvoltată ca parte a proiectului ia în considerare crearea de locuri de muncă pentru marketing, întreținere și instruire RE-SAS. Acesta va promova venituri generate atât în Europa, cât și în Africa.
Centrul IT pentru Știință și Tehnologie
Av. Radu Beller, Nr. 25, Sect. 1, București, România