Специалисты Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» разработали инновационную систему экологического мониторинга, которая работает на основе энергии, вырабатываемой бактериями. Эта система может применяться для автономного мониторинга погодных условий в различных условиях: от крупных природных заповедников и сельскохозяйственных угодий до небольших частных земельных участков, сообщает ТАСС Наука со ссылкой на пресс-службу университета.
“Мы разработали компактную систему отслеживания различных метеорологических показателей: например, атмосферного давления, относительной влажности, водородного показателя (pH), температуры, фоновых концентраций загрязняющих веществ и других параметров. Ключевой особенностью устройства является применение биоэлектрохимического источника питания, где электроэнергия генерируется за счет метаболической активности почвенных микроорганизмов в микробных топливных элементах (МТЭ). Информация с устройства передается дистанционно на дальность около 10 км”, — рассказала Яна Хващевская, инженер кафедры инженерной защиты окружающей среды (ИЗОС) СПбГЭТУ “ЛЭТИ”.
Экологический мониторинг — это система наблюдений, оценки и прогнозирования состояния окружающей среды. Обычно данные собирают с метеостанций, оснащенных датчиками. Однако, чтобы охватить обширные и труднодоступные территории, такие как заповедники или сельскохозяйственные поля, нужно много метеорологических станций. Также необходимо создать дорогостоящую инфраструктуру для энергоснабжения и связи.
По информации пресс-службы, система мониторинга ученых ЛЭТИ включает батарею, модуль обработки данных и устройство для их передачи. Батарея представляет собой герметичную камеру с почвой, в которой бактерии генерируют биоэлектричество с напряжением 0,4 В в процессе метаболизма. Такая конструкция является экологичной альтернативой литий-ионным аккумуляторам.
Поскольку 0,4 вольта не хватает для питания модуля обработки информации, конструкция включает DC-DC преобразователи с низким входным напряжением и конденсаторы, которые служат промежуточным аккумулятором энергии. Специальный микроконтроллер отслеживает накопление энергии и активируется, когда напряжение достигает 3 вольт. С его помощью данные с датчиков автоматически собираются и передаются на персональный компьютер оператора через модуль беспроводной связи.
“Среди сфер для ее практического применения — мониторинг метеорологических показателей и загрязнителей в труднодоступной местности заповедников, а также на землях сельхозназначения. Благодаря низкой себестоимости устройства, компактным габаритам и автономности работы, предложенное решение представляет интерес и для частного сектора — система может быть эффективно использована в условиях приусадебных хозяйств для оптимизации климатических параметров в защищенном грунте”, — прокомментировала Яна Хващевская.
Изображение: Freepik
