Sensor för snabbare, billigare, och enklare bestämning av dioxiner i miljön

Syfte och mål

Dioxiner är svårnedbrytbara organiska föroreningar som är extremt giftiga. De är ett prioriterat område inom EU. Dioxiner bildas bland annat vid kylning av rökgaser från anläggningar där hushållssopor förbränns. Dagens metoder för bestämning av dioxinkoncentrationer kräver sofistikerade instrument, är tidskrävande och mycket dyra, med kostnader runt 5 000 SEK per analys.

En portabel sensor som enkelt kan detektera dioxiner i vatten, jord, och livsmedel till en betydligt lägre kostnad per analys – skulle innebära ett genombrott. Eftersom gränsvärden för industriella utsläpp och koncentrationer av dioxin i livsmedel är extremt låga, ställer detta strikta krav på sensorprestanda. Tillämpad Sensorvetenskap vid Linköpings Universitet har utvecklat en sensorteknologi baserad på epitaxiell grafen på kiselkarbid för gas- och vätskefas med state-of-the-art detektionsgränser för en rad analyter.

I detta projekt avser vi att anpassa våra vätskefas-grafensensorer, som tillverkas genom 3D-printing, för dioxindetektion. Dioxiner är bensenderivat, och vi har utvecklat en sensor som kan mäta spårkoncentrationer av bensen i gas genom att använda hybridmaterial av metalloxid-nanopartiklar och grafen som känselskikt. Ett liknande upplägg tillämpas här för att skapa nödvändig känslighet gentemot dioxin i vätska.

Envic-Sense har utvecklat FREEDD, ett instrument för detektion av tungmetaller i vatten och jord, med ett patenterat system för flödesceller där prov injiceras. I detta projekt integreras grafen-sensorer med FREEDD för att nå konceptvalidering av ett portabelt system för dioxindetektion. Projektresultaten främjar en snabbare samhällspåverkan för den akademiska partnern, och kompletterar industripartnerns applikationsportfölj.

Abstract in English

Sensor for faster, cheaper, and easier determination of dioxins in the environment

Dioxins are extremely toxic organic pollutants that are extremely hard to degrade. They are a priority area within the EU. Dioxins are formed, among other things, when cooling flue gases from plants where household waste is incinerated. Today's methods for determining dioxin concentrations require sophisticated instruments, are time-consuming and very expensive, with costs around SEK 5,000 per analysis. A portable sensor that can easily detect dioxins in water, soil, and food at a significantly lower cost per analysis - would mean a breakthrough. As limit values ​​for industrial emissions and concentrations of dioxin in food are extremely low, this places strict demands on sensor performance. Applied Sensor Science at Linköping University has developed a sensor technology based on epitaxial graphene on silicon carbide for gas and liquid phase with state-of-the-art detection limits for a range of analytes.

In this project, we intend to adapt our liquid phase graphene sensors, which are manufactured by 3D printing, for dioxin detection. Dioxins are benzene derivatives, and we have developed a sensor that can measure trace concentrations of benzene in gas by using hybrid materials of metal oxide nanoparticles and graphene as a layer of sensitivity. A similar arrangement is used here to create the necessary sensitivity to dioxin in liquid. Envic-Sense has developed FREEDD, an instrument for the detection of heavy metals in water and soil, with a patented system for flow cells where samples are injected. In this project, graphene sensors are integrated with FREEDD to achieve a concept validation of a portable dioxin detection system. The project results promote a faster social impact for the academic partner, and complement the industrial partner's application portfolio.

Utlysning:
Samverkan för kommersiella tillämpningar med grafen – hösten 2018

Projektpartners: Linköpings Universitet och Envic-Sense AB

Projektledare: Jens Eriksson

E-mail: jens.eriksson@liu.se

Bidrag: 485 000 kr

Projektets löptid: dec 2018 – nov 2019

Relaterade styrkeområden:

Med stöd från: