Μια ομάδα Ελλήνων επιστημόνων με έδρα το Κέιμπριτζ επιχειρεί να μετατρέψει τη φωτονική σε εργαλείο για την αντιμετώπιση μιας από τις σημαντικότερες πηγές υπερθέρμανσης του πλανήτη. Η Methairion αναπτύσσει μικροσκοπικούς αισθητήρες χαμηλού κόστους που θα μπορούν να παρακολουθούν συνεχώς τις εκπομπές μεθανίου σε πετρελαϊκές εγκαταστάσεις, εργοστάσια, κτηνοτροφικές μονάδες και χώρους αποβλήτων.
Μπορεί ένα μικροτσίπ να βοηθήσει στην αντιμετώπιση μιας μεγάλης κλιματικής πρόκλησης;
Σε αυτό ακριβώς το ερώτημα επιχειρεί να απαντήσει η Methairion, μια νεοφυής επιχείρηση που δημιουργείται από Έλληνες ερευνητές με έδρα το Ηνωμένο Βασίλειο και αναπτύσσει φωτονικούς αισθητήρες για την ανίχνευση και τη συνεχή παρακολούθηση εκπομπών μεθανίου.
Η τεχνολογία σχεδιάζεται ώστε οι αισθητήρες να είναι μικροσκοπικοί, ελαφριοί, χαμηλής ενεργειακής κατανάλωσης και, όταν φτάσουν σε μαζική παραγωγή, ιδιαίτερα χαμηλού κόστους.
Το ενδιαφέρον είναι μεγάλο, καθώς το μεθάνιο αποτελεί ισχυρό αέριο του θερμοκηπίου. Σε ορίζοντα 20 ετών έχει πολύ μεγαλύτερη θερμαντική επίδραση από το διοξείδιο του άνθρακα και η μείωση των ανθρωπογενών εκπομπών του θεωρείται σημαντικό πεδίο δράσης για τον περιορισμό της κλιματικής αλλαγής.
Από τον περιοδικό έλεγχο στη συνεχή παρακολούθηση
Σήμερα υπάρχουν διαφορετικές τεχνολογίες για τον εντοπισμό διαρροών μεθανίου: φορητός εξοπλισμός, υπέρυθρες κάμερες, μεγαλύτερα συστήματα μέτρησης αλλά και δορυφορική παρακολούθηση.
Η προσέγγιση της Methairion είναι διαφορετική.
Αντί ένας εργαζόμενος να χρειάζεται να μετακινείται μέσα σε μια εγκατάσταση αναζητώντας τη διαρροή, η ομάδα θέλει να δημιουργήσει ένα μόνιμο δίκτυο μικροσκοπικών αισθητήρων, τοποθετημένων σε διαφορετικά σημεία.
«Στόχος μας είναι να φτιάξουμε μικροσκοπικούς αισθητήρες αρκετά ευαίσθητους ακόμη και σε πολύ χαμηλές ποσότητες μεθανίου, ρίχνοντας το κόστος των τσιπ σχεδόν στο μηδέν στην κατασκευή σε κλίμακα», εξηγεί στο ΑΠΕ-ΜΠΕ ο Γιώργος Γιαμουγιάννης, συνιδρυτής και CEO της Methairion και μέχρι πρόσφατα ερευνητής στη Microsoft Research Cambridge.
Σε μια πετρελαϊκή εγκατάσταση, για παράδειγμα, θα μπορούσαν να εγκατασταθούν 20 ή 30 αισθητήρες και, με τη βοήθεια ειδικών αλγορίθμων, να πραγματοποιείται συνεχής ανίχνευση και ποσοτικοποίηση πιθανών διαρροών.
Έως 50.000 αισθητήρες από έναν wafer
Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η δυνατότητα κλιμάκωσης της τεχνολογίας.
Σύμφωνα με τον Γιώργο Γιαμουγιάννη, από έναν μόνο wafer —τον λεπτό δίσκο πυριτίου πάνω στον οποίο κατασκευάζονται τα τσιπ— θα μπορούσαν δυνητικά να παραχθούν έως και 50.000 μικροσκοπικοί αισθητήρες.
Αυτό είναι το στοιχείο που, εφόσον επιβεβαιωθεί στην παραγωγή μεγάλης κλίμακας, θα μπορούσε να αλλάξει σημαντικά τα οικονομικά της συνεχούς παρακολούθησης.
Αντί για λίγα ακριβά όργανα που μετακινούνται από σημείο σε σημείο, το μοντέλο προβλέπει πολλά μικρά και οικονομικά σημεία μέτρησης που παραμένουν εγκατεστημένα.
Πώς «βλέπει» το μεθάνιο το μικροτσίπ
Στην καρδιά της τεχνολογίας βρίσκεται η φωτονική.
Τα τσιπ λειτουργούν με φως: λέιζερ εκπέμπουν δέσμες σε συγκεκριμένες συχνότητες και το σύστημα αναζητά το χαρακτηριστικό οπτικό αποτύπωμα που αφήνει το μεθάνιο όταν βρίσκεται στον αέρα.
Παράλληλα, για τη λειτουργία τους απαιτείται πολύ μικρή ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας.
Τα πρώτα τσιπ σχεδιάζεται να κατασκευαστούν πιλοτικά σε ευρωπαϊκά εργοστάσια και στη συνέχεια να επιστρέψουν στο εργαστήριο της ομάδας για δοκιμές και για το στάδιο του packaging, κατά το οποίο θα ενσωματωθούν το λέιζερ και τα υπόλοιπα απαραίτητα εξαρτήματα.
Πρώτη γενιά το 2027 – Πιλοτικές εγκαταστάσεις το 2029
Ο οδικός χάρτης της Methairion είναι συγκεκριμένος αλλά φιλόδοξος.
Στόχος είναι η πρώτη γενιά των τσιπ να είναι έτοιμη το 2027. Θα ακολουθήσουν δοκιμές εκτός εργαστηρίου και, το 2029, η ομάδα επιδιώκει να πραγματοποιήσει τις πρώτες τρεις πιλοτικές εγκαταστάσεις σε πετρελαϊκές μονάδες, πιθανώς στη Νορβηγία, την Αγγλία ή την Ελλάδα.
Το επόμενο κρίσιμο στάδιο θα είναι η απόκτηση των απαιτούμενων πιστοποιήσεων, ώστε να ανοίξει ο δρόμος για εμπορική αξιοποίηση.
Η αρχική έμφαση δίνεται στον κλάδο των υδρογονανθράκων, όπου, όπως εξηγεί η ομάδα, υπάρχει ήδη αυστηρότερο ρυθμιστικό πλαίσιο για τις εκπομπές μεθανίου.
Οι δυνητικές εφαρμογές, ωστόσο, είναι πολύ ευρύτερες: από βιομηχανικές εγκαταστάσεις μέχρι κτηνοτροφικές μονάδες και χώρους απόθεσης αποβλήτων.
Από την έρευνα στην πράσινη επιχειρηματικότητα
Η τεχνολογία αναπτύχθηκε την περίοδο κατά την οποία ο Γιώργος Γιαμουγιάννης εργαζόταν στη Microsoft Research Cambridge, με τη Microsoft να στηρίζει, σύμφωνα με τον ίδιο, την προσπάθεια εμπορευματοποίησής της.
Η ομάδα έχει εξασφαλίσει χρηματοδότηση από πρόγραμμα του βρετανικού δημόσιου οργανισμού ARIA – Advanced Research and Invention Agency και αναζητά πρόσθετα κεφάλαια από επενδυτικά funds σε Ελλάδα, Βρετανία και άλλες ευρωπαϊκές χώρες, με έμφαση στο climate tech και στο deep tech.
Τη Methairion συναποτελούν οι Γιώργος Γιαμουγιάννης, συνιδρυτής και CEO, Γιώργος Χατζηδρόσος, συνιδρυτής και CTO, ο ερευνητής Θωμάς Καραγιάννης, ως σύμβουλος στρατηγικής και συνεργασιών, και η ερευνήτρια Μαριάννα Παντουβάκη, ως σύμβουλος.
Η τεχνολογία παρουσιάζεται και στο 2ο διεθνές συνέδριο της Ελληνικής Εταιρείας Φωτονικής PHOS στη Θεσσαλονίκη, στο ΚΕΔΕΑ του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου.
Γιατί το μεθάνιο έχει τόσο μεγάλη σημασία
Για το Viosimi.gr, η συγκεκριμένη ελληνική ερευνητική προσπάθεια παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον επειδή βρίσκεται ακριβώς στο σημείο όπου συναντώνται η κλιματική τεχνολογία, η επιστημονική έρευνα και η επιχειρηματικότητα.
Μια διαρροή φυσικού αερίου δεν αποτελεί μόνο οικονομική απώλεια ή ζήτημα ασφάλειας. Σημαίνει και απελευθέρωση μεθανίου στην ατμόσφαιρα.
Γι’ αυτό η δυνατότητα να γνωρίζει μια εγκατάσταση πού, πότε και σε ποια ποσότητα υπάρχει διαρροή μπορεί να κάνει την αντιμετώπισή της ταχύτερη και αποτελεσματικότερη.
Και όσο χαμηλότερο γίνεται το κόστος της μέτρησης, τόσο μεγαλύτερη μπορεί να γίνει και η πυκνότητα της παρακολούθησης.
Deep tech με μετρήσιμο περιβαλλοντικό αποτέλεσμα
Η περίπτωση της Methairion συνδέεται με τον SDG 9 για Βιομηχανία, Καινοτομία και Υποδομές και τον SDG 13 για Δράση για το Κλίμα.
Ταυτόχρονα, αναδεικνύει μια σημαντική πλευρά της πράσινης μετάβασης που συχνά περνά σε δεύτερο πλάνο. Η αντιμετώπιση της κλιματικής αλλαγής δεν αφορά μόνο την αντικατάσταση μιας πηγής ενέργειας από μια άλλη. Αφορά επίσης την ανάπτυξη τεχνολογιών που μας επιτρέπουν να μετράμε με μεγαλύτερη ακρίβεια το περιβαλλοντικό αποτύπωμα και να επεμβαίνουμε γρηγορότερα εκεί όπου υπάρχει πρόβλημα.
Η διαδρομή από ένα ερευνητικό πρωτότυπο μέχρι ένα πιστοποιημένο προϊόν που λειτουργεί σε πραγματικές βιομηχανικές συνθήκες παραμένει απαιτητική. Η ίδια η ομάδα αναγνωρίζει ότι προηγήθηκαν τεχνικές δυσκολίες και ότι ο πρώτος κύκλος κατασκευής των τσιπ δεν έδωσε τα αναμενόμενα αποτελέσματα.
Αυτό όμως είναι και το πραγματικό στοίχημα της deep tech επιχειρηματικότητας: μια επιστημονική ιδέα να περάσει από το εργαστήριο στη βιομηχανία και από τη βιομηχανία σε ένα μετρήσιμο περιβαλλοντικό αποτέλεσμα.
Αν οι μικροσκοπικοί αισθητήρες της Methairion καταφέρουν να κάνουν τη συνεχή ανίχνευση του μεθανίου φθηνότερη και ευκολότερη σε μεγάλη κλίμακα, τότε ένα μικροτσίπ θα μπορούσε πράγματι να αποκτήσει ένα πολύ μεγαλύτερο κλιματικό αποτύπωμα από το μέγεθός του.