Fot. Mgr Maja Szymczak, źródło: materiały prasowe L'OREAL dla Kobiet i Nauki

Technologia, która może zapobiegać katastrofom

W 2010 r. cały świat wstrzymał oddech, gdy eksplozja platformy wiertniczej Deepwater Horizon doprowadziła do jednej z największych katastrof ekologicznych w historii. 22 kwietnia, po 36-godzinnym pożarze wywołanym potężną eksplozją, platforma zatonęła u wybrzeży Luizjany. Zginęło 11 osób. Podmorski wyciek ropy z odwiertu trwał aż 3,5 miesiąca – zatrzymano go dopiero 4 sierpnia. Do wód Zatoki Meksykańskiej przedostało się ok. 5 mln baryłek ropy naftowej, powodując największą katastrofę ekologiczną w historii USA. Śmierć poniosły miliony morskich organizmów, a zanieczyszczenie wybrzeży stanów Luizjana i Floryda utrzymywało się przez wiele miesięcy. Władze USA zmuszone były do wprowadzenia czasowego zakazu połowów w strefie zagrożenia, co oznaczało zamknięcie dla rybaków ponad 1/3 całej zatoki. 

Śledztwo wykazało szereg rażących zaniedbań w procedurach bezpieczeństwa. British Petroleum, które było głównym użytkownikiem platformy i właścicielem odwiertu w Zatoce Meksykańskiej, zostało zmuszone do wypłacenia ponad 20 mld dol. odszkodowań, a łączne straty koncernu przekroczyły 50 mld dol [1]. Jedną z głównych przyczyn tragedii był brak precyzyjnego monitorowania ciśnienia metanu – niewielki sygnał ostrzegawczy mógł uratować życie i zapobiec katastrofie. Choć od tego czasu minęło wiele lat, problem wciąż pozostaje aktualny. W przemyśle na całym świecie nadal dochodzi do awarii, którym można by zapobiec, gdybyśmy lepiej wiedzieli, co dzieje się „w środku”.

Właśnie na to pytanie próbują odpowiedzieć badania mgr Mai Szymczak, która opracowuje luminescencyjne czujniki ciśnienia nowej generacji. Jej rozwiązania pozwalają nie tylko na zdalny odczyt ciśnienia w czasie rzeczywistym, ale także wyjątkowo dokładne pomiary nawet w ekstremalnych warunkach, takich jak wysokie temperatury, wibracje czy ciemne, niedostępne przestrzenie. – Zastosowane przez nas podejście pozwala na zaprojektowanie czujników o ekstremalnie wysokiej czułości na zmiany ciśnienia, z równoczesnym zachowaniem wysokiej precyzji i dokładności zdalnych odczytów. Nasze manometry luminescencyjne pozwalają również na obrazowanie rozkładu ciśnienia na całej badanej powierzchni, co znacząco zwiększa potencjał ich zastosowania w przemyśle – tłumaczy badaczka.

Luminescencja, która ratuje życie

Badaczka analizuje wpływ ciśnienia na luminescencję jonów chromu (Cr³+), wykorzystując to zjawisko do tworzenia czujników, które „świecą” inaczej w zależności od warunków otoczenia. Co ważne, ich odczyt nie zależy od temperatury, co wyróżnia je na tle klasycznych luminescencyjnych sensorów. To oznacza, że mogą działać tam, gdzie inne zawodzą – w piecach przemysłowych, silnikach turbinowych, a nawet głębinowych rurociągach naftowych.

Katastrofy, którym można zapobiec

Wiele poważnych awarii przemysłowych ma swoje źródło w niedostatecznym monitorowaniu kluczowych parametrów procesowych, takich jak ciśnienie. Takie zdarzenia, jak eksplozje czy wycieki, wciąż zdarzają się również w polskich zakładach przemysłowych. Nowoczesne czujniki ciśnienia, takie jak te rozwijane przez mgr Maję Szymczak, mogą znacząco zmniejszyć ryzyko takich incydentów, umożliwiając inżynierom i operatorom szybką reakcję – zanim sytuacja wymknie się spod kontroli.

To nie wszystko. Badaczka pracuje również nad luminescencyjnymi sensorami temperatury, w tym tzw. znacznikami pamięci termicznej, które potrafią „zapamiętać”, czy dany obiekt został narażony na zbyt wysoką temperaturę – nawet jeśli zdążył już ostygnąć. Tego typu narzędzia mogą znaleźć zastosowanie m.in. w transporcie leków, badaniach kosmicznych czy energetyce jądrowej. Dzięki swojej interdyscyplinarnej pracy mgr Maja Szymczak nie tylko rozwija nową klasę sensorów, ale także odpowiada na realne wyzwania współczesnego świata – bezpieczeństwo ludzi, ochronę środowiska i niezawodność infrastruktury przemysłowej.