(Nominacija za nagradu AUREA 2011): "Biotoksinomer" - Uređaj za bio kontrolu kvaliteta vode

Niški građevinski klaster "Dunđer" izumeo je "biotoksinomer", jedinstveni uređaj koji on-line i 24-časovno omogućava praćenja kvaliteta vode, odnosno prisustvo opasnih materija u vodi. Uređaj to postiže na brz, jeftin i ekološki potpuno prihvatljiv način, primenom vodenih račića dafnija, koji su veoma osetljivi na prisustvo toksina u vodi. Ako dafnija može da preživi u vodi, onda je takva voda savršeno bezbedna za ljude. Ako dođe do njenog uginuća, to znači da su se pojavili toksini. Mozak uređaja je u svetu jedinstveni softver koji ima sposobnost da uoči uginuće dafnija i u realnom vremenu odmah o tome obavesti nadležne.

"Biotoksinomer" funkcioniše uz pomoć jednostavnog i jeftinog hardvera i kompleksnog softvera. Uređaj se sastoji iz bioeseja sa 2 komore, jedne sa kontrolnom grupom dafnija, koja se nalazi u stabilnim vodenim uslovima (uslovi koji fingiraju njihovu prirodnu sredinu) i druge komore kroz koju stalno protiče sirova voda pre prečišćavanja u vodu za piće, željenom dinamikom, u kojoj se nalazi ispitivana grupa dafnija. Ovaj sistem, 10 puta jeftiniji od sličnih, budući da identični sistemi na svetu praktično ne postoje, koristi softver koji upravlja web kamerom. Ta kamera u kratkom vremenskom periodu (na svakih 300 – 500 mili sekundi) 24 sata dnevno snima dafnije u komorama.

U razvoj uređaja je, do sada, investirano oko 2.000 EUR, a ubuduće će biti potrebna dodatna sredstva za nova testiranja i usavršavanja. Procenjena cena uređaja je oko 4.000 EUR, a vek trajanja uređaja zavisi od hardverskih komponenti, odnosno oko 10 godina.

INOVATIVNOST

Biotoksinomer je uređaj za bio kontrolu kvaliteta vode uz pomoć malih vodenih račića – dafnija, koji u realnom vremenu, obaveštavaju i upozoravaju na prisustvo toksikanata u vodi. Inovativnost "biotoksinomera" se ogleda u sistemu ranog otkrivanja i pravovremenog upozoravanja na neispravnost vode za piće, što se postiže postavljanjem uređaja na ulazu sirove vode u vodovod ili na otvorenim vodotocima.

Kako funkcioniše biotoksinomer?

"Biotoksinomer" funkcioniše uz pomoć jednostavnog i jeftinog hardvera i kompleksnog softvera. Uređaj se sastoji iz bioeseja sa 2 komore, jedne sa kontrolnom grupom dafnija, koja se nalazi u stabilnim vodenim uslovima (uslovi koji fingiraju njihovu prirodnu sredinu) i druge komore kroz koju stalno protiče sirova voda pre prečišćavanja u vodu za piće, željenom dinamikom, u kojoj se nalazi ispitivana grupa dafnija.

Upravljanje ovim uređajem se vrši uz pomoć softvera. Softver upravlja web kamerom koja u kratkom vremenskom periodu (na svakih 300 – 500 mili sekundi) 24 sata dnevno snima dafnije u komorama. Na bazi softverske analize tih fotografija prati se broj, veličina i pokretljivost dafnija. Kada broj živih dafnija u ispitivanoj komori padne ispod 50 % ili više (granica određena evropskim testom toksiciteta), aktivira se alarm, koji obaveštava da sirova voda nije ispravna za standardno prečišćavanje u vodu za piće (zbog sadržaja toksičnih supstanci). Podaci se automatski šalju na server pa SMS-om ili internetom do nadležnih koji se obaveštavaju da isključe vodosnabdevanje. Tada treba odmah isključiti dovod sirove vode na postrojenje za prečišćavanje jer je u vodu dospeo neki toksin koji je izazvao uginuće dafnija. Softver automatski šalje podatke na server i grafički prikazuje stanje dafnija u poslednjig 24 sata, kao i tokom cele godine, odakle se može on-line pratiti preko interneta.

Softver je napravio član inovacionog tima klastera Dunđer i, za sada je ovakav program jedinstven u svetu i u potpunosti je proizvod domaće pameti, što predstavlja dodatnu prednost jer se može nadograđivati, održavati i prilagođavati raznim zahtevima klijenata.

Dafnije

Nabavka- Dafnije su veličine od pola milimetra do 2,5 milimetara, što znači da su vidljive golim okom. Klaster Dunđer ima sopstveni uzgoj dafnija (mali bioesej), a donose ih sa raznih jezera i reka u okolini. Jedna početna količina je bila doneta i sa Ohridskog jezera. Dafnije se prodaju dok su još u obliku jaja koja se nisu izlegla i jaja mogu veoma dugo da žive u hladnim uslovima. Cena jednog jajeta dafnije odgovara ceni jednog kokošjeg jajeta. Dafnije se inače razmnožavaju polno i bespolno.

Broj uginulih dafnija se odmah nadoknađuje istovetnim brojem novih mladih dafnija.

Životni vek- U prirodnim uslovima dafnije, kao hrana za ribe mogu da prežive nekoliko dana. U laboratorijskim uslovima, međutim, mogu da žive i do 45 dana, s tim što njihova polna zrelost nastupa posle otprilike dve nedelje, tako da se tada može očekivati njihovo razmnožavanje.

"Biotoksinomer" se sastoji od 2 akvarijuma. Jedan je kontrolni u kome se simuliraju prirodni uslovi u kojima žive dafnije i kada u tom akvarijumu dođe do uginuća dafnija, onda je to prirodni uzrok smrti. Neprirodnim uzrokom smrti dafnija se smatra kad više od 50% dafnija ugine u poslednjih 24 sata ili manje u drugom akvarijumu, koji je na početku imao isti broj dafnija.

Tretman uginulih dafnija- S obzirom na to da se radi o malim račićima-dafnijama, nema potreba da se uginule dafnije vade iz akvarijuma i bilo gde odnose, jer se na dnu akvarijuma i onako nalaze i alge i drugi planktoni koji dafnije koriste u svom lancu ishrane, tako da će se uginule dafnije razgraditi i to neće ni na koji način uticati na broj živih dafnija, u smislu toksina.

Briga o dafnijama- Kako je rad biotoksinomera potpuno automatizovan, sam softver prati broj, veličinu i pokretljivost dafnija, i garfički prikazuje u realnom vremenu stanje dafnija, a briga o dafnijama se može organizovati i programirati na daljinu bez prisustva ljudi. Potreban je samo jedan čovek koji će uvidom u stanje dafnija na internetu, obilaziti bioesej i po potrebi dopunjavati akvarijum sa novim dafnijama, što iziskuje oko pola sata nedeljno, ili dvonedeljno.

DRUŠTVENA KORISNOST

Uticaj biotoksinomera na unapređenje životnog okruženja

Najznačajnija prednost "biotoksinomera" je u njegovoj preventivnoj ulozi, jer eliminiše negativne posledice kašnjenja standardnih metoda ispitivanja kvaliteta vode. Zašto standardne metode kasne? Zato jer se uzorkovanje vode ne vrši kontinuirano 24 sata dnevno. Osim toga, ove analize zahtevaju skupu uvoznu opremu, skupe reagense, visokostručno obučene ljude i vreme. Dok rezultati svih ovih analiza stignu, neispravna voda je već dospela do konzumenata (ljudi, ribe, biosveta), toksini su već uneti i šire se našim organizmom. Dolazi do trovanja, epidemije ili sličnih incidenata i sve to skupa veoma mnogo košta. "Biotoksinomer" ovaj problem rešava na brz jeftin i ekološki način.

Pozitivno dejstvo "biotoksinomera" na ekologiju

Uređaj "biotoksinomer" bazira se na upotrebi ekološkog dafnija testa, a Direktive EU o vodama, u delu za utvrđivanje standarda kvaliteta životne sredine (Direktiva 2000/60/EC) predviđaju dafniju kao bio-senzor sa faktorom sigurnosti 100% za uspostavljanje hemijskih standarda u monitoringu kvaliteta vode.

Dafnije su veoma osetljive na prisustvo bilo kakvih toksina u vodi. Ako dafnija može da preživi u vodi, onda je takva voda bezbedna za ljude. Ako dafnija ugine, to znači da su u vodi prisutni toksini, jer nema toga što je štetno za ljude, a da nije i za dafnije.

Uticaj "biotoksinomera" na zaštitu zdravlja stanovništva

"Biotoksinomer" svojim sistemom ranog upozoravanja i obaveštavanja omogućava:

• Prevenciju i zaštitu populacije iz područja sa endemskim oboljenjima uzrokovanim toksikantima u vodi za piće
• Prevenciju i zaštitu populacije od određenih konstituenata u vodi koji imaju kancerogeno dejstvo
• Prevenciju i zaštitu starije populacije od akumulacije toksina, a naročito teških metala
• Kontrolu kvaliteta vode prekograničnih reka, koja može biti uzrok prekograničnih nesuglasica
• Kontrolu kvaliteta vode u slivovima reka gde postoje veliki zagađivači koji otpuštaju netretiranu otpadnu vodu u reke i izazivaju povremene pomore riba
• Korišćenje dafnija u "biotoksinimeru" je jedini mogući način za otkrivanje zagađivača i nano-otpada kao nusprodukta nano-tehnologija
• "Biotoksinomer" je i svojevrsna potvrda da nema savršenijih uređaja na planeti od živih organizama. Primena biotoksinomer-a je posebno bitna u slučajevima ukrštenog dejstva toksina. Naime, pojedine supstance koje se mogu javiti u vodi u dozvoljenim koncentracijama mogu biti veoma štetne ako se pomešaju. Savremenim uređajima ta činjenica može da promakne, ali ne i dafnijima.

Koristi od transparentnosti i on line 24-časovnog praćenja kvaliteta vode uz pomoć biotoksinomera

• Pravo građana da budu informisani o tome kakvu vodu piju i mogućnost učešća građana u odlučivanju o tome, predstavlja značajan doprinos biotoksinomera u društveno odgovornom ponašanju prema ograničenim prirodnim resursima, kakav je i voda.

• Koncept održivog razvoja podrazumeva i usklađivanje ekonomskog rasta sa zaštitom životne sredine i ekološkom održivošću, pri čemu biotoksinomer značajno doprinosi nudeći ekološki princip u sagledavanju rešavanja problema porasta broja zagađivača koji, usled industrijskog rasta, ima za posledicu zagađenje životne sredine.

• Podrška aktivnostima na ekološkoj održivosti životne sredine pripada korpusu društveno odgovornog ponašanja

• Edukativni uticaj na podizanje svesti građana o potrebi stalnog, javnog i transparentnog praćenja kvaliteta vode i mogućnosti učešća građana u upravljanju kvalitetom vode

• "Biotoksinomer" značajno doprinosi oživljavanju napuštenih industrijskih područja otkrivajući koje zemljište se može bezbedno koristiti za poljoprivredne kulture u zavisnosti od stepena zagađenja

• "Biotoksinomer" svojom mogućnošću precizne detekcije mesta gde počinje zagađanje, doprinosi razrešenju problema uzročnika zagađenja reka, na koje izlaze susedske opštine

FINANSIJSKI POTENCIJAL

U Srbiji zasad ne postoji ni jedan sličan uređaj biotoksinomeru. Merenja kvaliteta vode iz vodovoda su pokazala da je mikrobiološki bila neispravna voda iz 48% vodovoda, a fizičko-hemijski iz 34% vodovoda. Kako je broj naselja u Srbiji veći od 6.000, sa dosta seoskih vodovoda, bez ikakve kontrole toksičnosti, treba očekivati tražnju za biotoksinomerima.

Osnovne osobine uređaja su niska cena i brzina rada, on-line praćenje rada, jeftino održavanje, mobilnost, kao i širok opseg primene. Procenjena cena uređaja je veoma pristupačna za naše ekonomske prilike jer je hardverski deo uređaja veoma jeftin, s obzirom na to da se sastoji od komponenti koje se mogu lako nabaviti na domaćem tržištu i softvera koji je u potpunosti proizvod domaće pameti. Cena "biotoksinomera" je oko 4.000 EUR, a vek trajanja uređaja zavisi od veka trajanja hardverskih komponenti, odnosno oko 10 godina. Do sada nije prodat ni jedan uređaj ali se vode pregovori sa nekoliko opština juga Srbije, koje su zainteresovane za biotoksinomer.

U razvoj uređaja je, do sada, investirano oko 2.000 EUR, a potrebna su dodatna sredstva za nova testiranja i usavršavanja, kako bi rad uređaja bio ispitan u svim uslovima i kako ne bi zaostajao za sličnim u svetu. Na razvoju biotoksinomera je godinu i po dana radio inovacioni tim od četiri saradnika, koji je posetio i zemlje u okruženju u cilju što boljeg upoznavanja sa najnovijim trendovima u pogledu kontrole, praćenja i upravljanja kvalitetom vode. Povremene letnje treninge članovi tima obavljaju u evropskim laboratorijama koje se bave zaštitom voda, sa kojima postoje istraživački kontakti (Univerzitet Grac, Univerzitet Vajmar, Univerzitet Drezden, Univerzitet Bohum).

Tržišne potrebe

Nakon uvođenja EU direktiva u naše zakone očekuje se tržišni trend povećanja zainteresovanosti stanovništva, lokalnih vlasti i vodosnabdevača za ekološku održivost, posebno za kvalitet vode, što će rezultirati potražnjom od 50 uređaja i rastom od 10% godišnje do 2020.

Konkurencija- Iako postoji Direktiva EU o vodama, čak i u Zapadnoj Evropi ne postoji sistematsko praćenje kvaliteta voda on-line uređajima, posebno ne bio-senzorima, već sporadično. Poslednjih godina počinju da se instaliraju takvi uređaji, posebno u Nemačkoj, Italiji i Francuskoj. Na domaćem tržištu i tržištima u okolnim zemljama ne postoji proizvođač biotoksinomera baziranog na primeni dafnija. U Evropskoj uniji dominira firma bbe "Moldaenke" iz Nemačke, kao i proizvođač Dafnija-test kita "MicroBioTests Inc", iz Belgije. U Australiji uređaj proizvodi firma TSE. Uređaj firme "Moldaenke" (DaphTox II) je kompjuterizovan, sa podrškom standardnih procedura, ali nije razvojni. Cena je skoro neprihvatljiva za naše i okolna tržišta. Uređaj "DAPHTOXKIT F Magna" je relativno jednostavan, sa velikim trošenjem vremena istraživača, bez sofisticiranijih analiza. Firma "Hack-Lang"e u Evropi ne nudi dafnija toximeter, a u SAD su uređaji sa cenom preko 15.000 USD.

Potencijal- Tržište indikatora toksiciteta pomoću dafnija je potencijalno eksplozivno. Rezultati koji se postižu merenjima ohrabruju konstruktore da i za svoje potrebe konstruišu toksinomere. Broj testova u svetu je nekoliko desetina hiljada godišnje, sa tendencijom rapidnog rasta. Skupa postojeća oprema, kao i znatno istraživačko vreme koje se troši po jednom obično off-line eksperimentu, ohrabruju konstrukciju sopstvenih uređaja, tako da se indirektna konkurencija može transformisati sa vremenom u direktne konkurente.

Tržište- Zbog zakonske regulative i strožih normi, može se očekivati da će tržišta EU i SAD biti najatraktivnija, ali prodor na ta tržišta zahteva znatna sredstva. U razvijenim zemljama će brza indikacija nano-toksikantima biti uskoro vrlo aktuelna, pa taj segment tržišta može da postane uskoro vrlo interesantan. Na domaćem tržištu je najatraktivniji segment ispitivanje toksičnosti industrijskih otpadnih voda, vode za piće i komunalnih otpadnih voda i istraživačkih laboratorija. Javna vodoprivredna preduzeća (reke, jezera i akumulacije), kao i organizatori rizičnih skupova mogu postati atraktivniji segmenti posle pretvaranja direktiva EU u zakonsku regulativu. Takođe, više hiljada neregulisanih seoskih vodovoda može postati atraktivno tržište, ali tek po usvajanju novih regulativa. Na tržišni trend znatno utiču Direktive EU o vodama (Direktiva 2000/60/EC) u delu utvrđivanja kvaliteta životne sredine, preporučujući Dafnija-test kao test sa faktorom sigurnosti 100, dok standard ISO 6341 daje proceduru testa.

Osim legislativnih, postoje značajni tržišni trendovi koji utiču na plasman bio-toksinomera:

- Rapidno povećanje zainteresovanosti stanovništva, lokalnih vlasti i vodosnabdevača za ekološku održivost, posebno za kvalitet vode za piće i rečne vode, kao i uticaj toksičnosti na kancerogeno dejstvo vode za piće;
- Incidentni slučajevi hemijski neispravne vode za piće i rečne vode nalažu stalnu kontrolu kvaliteta vode, sa težnjom da kontrola bude on-line i neprekidna;
- Povećanje sadržaja neuro-toksina i nano-toksičnosti, kao posledica novih nano tehnologija;
- Povećanje broja laboratorija u svetu zainteresovanih kako za trenutno merenje toksičnosti, tako za istraživanje korišćenjem bio-senzora;
- Organizatori sve većeg broja rizičnih skupova (sportski, politički, muzički), kao i anti-terorističke institucije, imaju potrebu za trenutnu indikaciju zatrovane vode.

Tržište za "biotoksinomer" se može podeliti na lokalno (Srbija), okruženje (Jugoistočna Evropa - Balkan), EU i SAD. Lokalno tržište se može podeliti na sledeće segmente, uz navođenje primene i trendova koji će najviše uticati na animiranje pojedinog segmenta:

- Industrija (otpadne vode; pravni, ekonomski, tehnološki),
- Vodovodi i kanal (voda za piće, otpadna voda, izvorišta; demografski, ekonomski, tehnološki)
- Istraživačke i nastavne laboratorije (sve vode; ekonomski, tehnološki, kulturni),
- Javna vodoprivredna preduzeća (sve vode; demografski, tehnološki, političko-pravni, društveno-kulturni),
- Organizatori rizičnih skupova - bezbednosne organizacije - antiterorizam (voda za piće; pravni, tehnološki)

- Lokalna samouprava -gradska i seoska (voda za piće, otpadna voda, površinske vode; demografski, tehnološki, političko-pravni, društveno-kulturni),
- Osiguravajući zavodi (sve vode osiguranika; demografski, ekonomski, političkopravni),
- Nevladine organizacije i individualni istraživači

Inovacioni tim klastera Dunđer je član radne grupe za zaštitu voda i osim isporuke bio-senzora, pratećeg softvera i uputstva za instaliranje, nudi i sledeće usluge:

- Instalisanje hardvera za senzor i akvarijum;
- Obuka u radu sa hardverom;
- Instalisanje akvarijuma sa kolonijom Dafnija (Daphnia Magna);
- Obuka za gajenje Dafnija u laboratorijskim uslovima;
- Instalisanje, baždarenje i aktiviranje pratećeg softvera;
- Obuka za rad sa pratećim softverom;
- Postavljanje rezultata merenja na Internet prezentaciju firme kupca;
- Postavljanje foruma interesnih grupa za rezultate merenja toksičnosti na neki Internet servis;
- Uključivanje korisnika-partnera na korisnički i konsultacioni VPN (Virtual Private Network);
- Postavljanje i baždarenje uređaja za specijalna istraživačka merenja;
- Obuka za upoznavanje sa evropskom i nacionalnom legislativom u oblasti zaštita voda

"Biotoksinomer" osvojio je prvo mesto na takmičenju (NIT) za najbolju tehnološku inovaciju 2010. u kategoriji inovativnih ideja u grupi medicina, zdravlje i ekologija.

Ukoliko je "Biotoksinomer" Vaš favorit za inovativnu investiciju godine, glasanje možete obaviti na oficijalnom sajtu nagrade "Aurea 2011".