Z kosmosu do fabryk, kanałów albo nawet naszych domów - tak przedstawia się plan firmy Gekko Photonics z Wrocławia.
Polacy zminiaturyzowali technologię tzw. spektroskopii Ramana, czyli interakcji światła z materią celem uzyskania widma charakterystycznego dla danego materiału. A mówiąc prościej: śladu świetlnego, pozwalającego na bardzo dokładne sprawdzenie, z czego składa się podświetlony laserem punkt.
Czyli na przykład: w szklance wody skażonej mikroplastikiem, ten rozświetliłby się jak dziesiątki widmowych iskierek.
Ich urządzenie Spectrally wyróżnia zamknięcie tej techniki (i nie tylko) w małym, zautomatyzowanym opakowaniu. Wynalazek odnosi sukcesy już w fabrykach przemysłu chemicznego, ale na tym nie kończą się ambicje wrocławiaków, o czym rozmawiam z prezesem Robertem Stachurskim i technologicznym ekspertem Bartoszem Kawą.
***
Sebastian Luc-Lepianka, INNPoland: Czy wasze rozwiązania są technologią z kosmosu?
Robert Stachurski, Gekko Photonics: To prawda, Chińczycy używali takiej technologii spektroskopowej do badań skał z Księżyca, ale jest wykorzystywana również w wielu innych dziedzinach. Chociażby do analizy farb w starych obrazach, analizy chemicznej w przemyśle, farmacji, nauce. To bardzo zaawansowana metoda, jedna z najdokładniejszych metod analitycznych dostępnych na rynku.
Do tej pory była to technologia zbyt droga, zbyt duża i nieodporna na warunki robocze. Dlatego zarezerwowana była jedynie dla sektora nauki, zaawansowanych laboratoriów i przemysłu farmaceutycznego, który mógł sobie pozwolić na tak duże inwestycje.
A co w niej zmieniliście?
RS: Opracowaliśmy technologię, która umożliwia opłacalną produkcję takich urządzeń na masową skalę. Urządzenie zamknięte jest w małym "pudełku", odpornym na warunki zewnętrzne. Umożliwia montaż we wcześniej niedostępnych miejscach, między innymi w przemyśle chemicznym.
Cały system jest całkowicie autonomiczny i automatyczny. Dajemy klientom tzw. "black box", który wykonuje za nich całą kontrolę jakości, a finalny efekt to bardzo duża liczba pomiarów, na podstawie których mogą optymalizować np. proces produkcji przemysłowej.
Bartosz Kawa: Upraszczamy proces, aby klient czerpał realne korzyści z konkretnych wartości stężeń czy zanieczyszczeń. Klient mówi nam, co konkretnie chce wykrywać, a my dostarczamy rozwiązanie.
Jak duże jest wasze urządzenie?
RS: Jest wielkości połowy pudełka na buty.
BK: A normalnie spektroskopy przypominają rozmiarami dwa telewizory kineskopowe.
Czyli stworzyliście miniaturowe, zautomatyzowane, przenośne laboratorium?
BK: Tak, ponadto, urządzenie samo mierzy i weryfikuje, czy prawidłowo działa.
RS: Nasz system jest trochę jak autopilot w nowoczesnych samolotach, wykonuje część najtrudniejszej pracy za pilota. Wcześniej cała procedura była ręczna, wymagała pobrania próbek, wysyłania ich do zewnętrznego laboratorium, a wyniki otrzymywało się czasem po dniach. A jeśli coś poszło niewłaściwie, cała produkcja mogła pójść do śmieci. Z takich rozwiązań korzysta aktualnie 90 proc. przemysłu.
Nasz system Spectrally dokonuje pomiarów podczas całego procesu produkcji, co kilka sekund, dzięki czemu producenci mogą uniknąć problemów i strat na bardzo wczesnym etapie.
Na przykład jakich problemów?
RS: Można uniknąć takich sytuacji, jak skażenie Odry. Gdyby nasz system był zamontowany w kluczowych miejscach, tam, gdzie są fabryki, od razu dostalibyśmy informację, gdzie zanieczyszczono rzekę i odpowiednie służby mogłyby od razu reagować.
BK: Można by było łatwo dojść do tego, kto spowodował skażenie i pociągnąć go do odpowiedzialności.
Faktycznie możecie odnaleźć winnego zanieczyszczeń, po nitce do kłębka?
BK: Tak. I wtedy można ukarać odpowiedzialnego, ponieważ byłyby na to twarde dowody.
RS: Niestety w tym momencie firmy są bezkarne.
Dyrektywa BAT przewiduje duże koszty za neutralizację odpadów, np. 50 zł za litr toksycznej substancji. Dla producentów to potrafią być miliony złotych miesięcznie. Więc niektórzy idą na łatwiznę i wylewają to np. do rzeki.
Czyli takie automatyczne urządzenie można zainstalować nawet w kanałach miejskich?
RS: Dobrze się w nich spisuje. Zaletą tej technologii jest fakt, że woda jest dla niej niewidoczna. Możemy skupić się na substancjach w niej występujących, bez zniekształcania obrazu.
A co jesteście w stanie wykryć?
RS: Nawet do 93 proc. wszystkich substancji występujących w przemyśle chemicznym, więc jest to bardzo szerokie spektrum.
BK: Jeśli chodzi o to zastosowanie w wodzie to na pewno wszelkiego rodzaju węglowodory ropopochodne czyli różnego rodzaju benzyny, ksyleny, tolueny… to wszystko można znaleźć dookoła każdego miasta.
Ile miasta będą płacić za taki system?
RS: Obecnie zaczynamy realizować projekt optymalizujący zastosowanie naszej technologii w tym segmencie, by w przyszłości ten koszt wynosił w granicach kilku tysięcy złotych miesięcznie w ramach abonamentu. To są nieporównywalnie niższe koszty w porównaniu do milionowych strat związanych z zanieczyszczeniem środowiska i całym szeregiem działań, jakie należy wykonać celem zapobiegania katastrofie ekologicznej. Te koszty nawet ciężko jest oszacować.
BK: W przyszłości chcemy zająć się także badaniem mikroplastików.
Możecie ustalać jego stężenie w wodzie albo organizmie?
BK: Nasza autorska technologia oparta na spektroskopii Ramanowskiej wykrywa bardzo drobne polimery różnego rodzaju, oczywiście w odpowiednich stężeniach, dlatego też możemy się tym zajmować.
RS: Obecnie nie ma systemu, który w warunkach komercyjnych i krótkim czasie jest w stanie mierzyć mikroplastik. Jeśli nam się uda, co już częściowo potwierdziliśmy, że jest bardzo prawdopodobne… to będziemy oferować pierwszy taki system na świecie.
Jedyną metodą stosowaną komercyjnie do wykrywania mikroplastików jest spektroskopia Ramanowska w wersji SERS, którą też posiadamy. Normalnie na wyniki pomiarów długo się czeka. A my demokratyzujemy dostęp do takich zaawansowanych metod analitycznych, jak spektroskopia.
Będziecie mogli sprawić, że zniknie zagrożenie mikroplastikami?
RS: Na pewno nie w krótkim terminie. Natomiast już teraz współpracujemy z firmami, które opracowują metody neutralizacji mikroplastików. Istnieją wstępne metody, jak to robić, ale żeby miały sens, pomiar musi być w czasie rzeczywistym. Co jeszcze nie jest możliwe.
My możemy dostarczyć właśnie drugi potrzebny element – system pomiaru w czasie rzeczywistym. Jeśli będziemy efektywnie w wielu miejscach monitorować stężenia mikroplastików, dając możliwość reagowania i na przykład nakładania kar na firmy, które nie przestrzegają zasad, to w długoterminowym efekcie również przyczynimy się do eliminacji tych substancji ze środowiska.
BK: Mikroplastik jest wszechobecny w środowisku głównie przez przez masową produkcję ubrań ze sztucznych materiałów i opakowań używanych w każdej branży. I to jest tak naprawdę pierwszy krok do tego, aby być świadomym i zwrócić uwagę na dużą skalę tego problemu.
Zobacz także
Jak zaczynaliście?
BK: Jesteśmy grupą naukowców, przedsiębiorców, trochę zapaleńców, inżynierów i algorytmików. Zaczęliśmy to od projektu bezinwazyjnych glukometrów. Doprowadziliśmy go do momentu przed certyfikacją medyczną, ale napotkaliśmy pewne… niedogodności.
RS: Zabrakło nam budżetu na zrobienie certyfikacji medycznej. Od 2018 roku opracowujemy platformę do automatycznych pomiarów optycznych chemii. Dwa lata temu zmieniliśmy fokus z branży medycznej na przemysłową.
BK: I kiedy zrobiliśmy to przejście okazało się, że naprawdę dużo firm chce ustawić u siebie taki proces. Zaspokajamy ważną potrzebę rynkową z naszym backgroundem naukowo-biznesowo-inżynierskim.
Wrócicie kiedyś do tematu medycyny?
RS: Jak już będziemy dojrzałą i bardzo przychodową firmą, to chcielibyśmy wrócić do projektów medycznych. Widzimy tutaj duży potencjał i jest to spójne z naszymi wartościami.
A jakie one są?
RS: Chcielibyśmy rozwiązywać problemy ludzi, nie tylko firm. Zaczynaliśmy od prac nad dostarczeniem narzędzi do bezinwazyjnej diagnostyki medycznej. Szacuje się, że ok. 30 proc. Populacji nie chce się regularnie badać, ani przestrzegać profilaktyki zdrowia. M.in. z tego powodu mamy lawinowo rosnące zjawisko chorób cywilizacyjnych, takich jak cukrzyca, choroby serca, miażdżyca i tak dalej.
W dużej części ilość przypadków śmierci z powodu chorób przewlekłych mogłaby być ograniczona, dzięki lepszej diagnostyce. Takiej, która nie wymaga od pacjentów znoszenia bólu i tracenia czasu na chodzenie do placówek medycznych. Czyli wszystkiego, co ich usprawiedliwia, aby aktualnie nie badać się regularnie.
Takie pudełeczko, którym każdy z nas badałby się w domu?
BK: To nawet nie musi być od razu najwyższej klasy urządzenie medyczne. Wystarczy, że dostarczymy bezinwazyjne badania przesiewowe na kluczowe czynniki ryzyka. One powiedzą czy rzeczywiście warto iść do lekarza, czy wszystko jest ok. Nawet takie rozwiązanie znacząco odciążyłoby opiekę zdrowotną i zmniejszyło barierę profilaktyki dla pacjentów.
Zapobieganie chorobom cywilizacyjnym i katastrofom ekologicznym, walka z mikroplastikiem… ambitnie!
RS: Tak, ale nie wszystko na raz. Najpierw chcemy być liderami automatyzacji diagnostyki optycznej w przemyśle chemicznym. Równolegle chcemy wdrażać nasze systemy do monitoringu jakości wody. Potem powrót do medycyny.
A biorąc pod uwagę, jak zminiaturyzowaliście i zautomatyzowaliście spektroskopię, to nie myśleliście, aby zatoczyć koło i wysłać ją z powrotem w kosmos?
BK: Mieliśmy kiedyś takie pomysły. Niemniej, specyfika tej spektroskopii, jaką wykorzystujemy, bazuje na tym, że trzeba mieć bliski kontakt z daną próbką, aby oświetlić ją laserem. Wysłanie tej technologii na Księżyc czy planetoidę jest zapewne realne, ale obecnie z powodzeniem skupiamy się na rozwiązywaniu konkretnych problemów przemysłu na Ziemi.