航天技術應用于監測管道腐蝕

航天技術應用于監測管道腐蝕

Trusty, Not Rusty, Pipelines Owe A Debt to Space

管道的生物腐蝕

荷蘭一家開展土壤污染問題研究的企業與歐空局（ESA）合作開發一種用于太空探索的基于細菌的空氣過濾器的相關研究也為開發防止地下鋼鐵管道腐蝕的新方法打下了基礎。

在此之前，尋找腐蝕的管道無異于大海撈針。面對成千上萬千米的管道，企業不得不派出檢查人員進行現場檢查，并期望能夠盡快找出問題所在。現在，利用起源于航天的技術，企業可以通過識別受到導致腐蝕的細菌污染的土壤，來檢查受腐蝕的管道，以便及時對這些薄弱環節進行處理。

為確保國際空間站中空氣的安全性，ESA與荷蘭一家專注于解決土壤污染問題的企業——Bioclear公司開展了合作，以創建一個生物空氣過濾器。Bioclear公司的首席執行官Sytze Keuning解釋說：“航天器是一個獨立、密閉的系統，其中存在許多污染物，因此，隨著時間的推移，航天器中的污染物會逐步累積，對宇航員的身體造成威脅。”為了解決這個問題，Bioclear公司的研究人員基于使用微生物技術去除土壤中污染的經驗，利用細菌創造了一個可將污染物降解為二氧化碳和水的系統。該系統可在航天器中重復使用，就好像自然界的一個生態系統。

然而，這也帶來了一種新的潛在風險。倘若，生物空氣過濾器除了繁殖“好的”細菌外，也開始滋生“壞”的細菌，那該怎么辦？為了解決這一問題，ESA和Bioclear公司決定開發一種預警方法，當過濾器中存在有害細菌時，可以在病原體開始生長的早期階段向宇航員發出提醒和警告。Bioclear公司的研究人員進行了DNA分析并創建了病原體核酸的人造鏈，然后將人造鏈浸入到熒光化合物中染色。例如，將人造鏈染成藍色，如果人造鏈與病原體接觸，就會與病原體的核酸相互作用纏繞，在顯微鏡下，這些病原體就會呈現出藍色。該技術開發成功之時，研究人員就已經考慮將該方法在其它領域應用。他們迫切希望該方法的優點能夠在太空環境中獲得驗證。ESA也希望將該項技術應用在地球上。荷蘭技術轉移項目、荷蘭國家基金和ESA的技術轉移項目為Bioclear公司提供了支持，對該項技術在地球上應用的可行性進行了評估。現在，Bioclear公司已將相同的技術應用于地球上的不同領域，如用于清理被污染的土壤等。此外，在與ESA的合作結束后，Bioclear公司仍持續對他們開發的DNA鑒定技術進行了改進。

通過微生物分析技術，Bioclear公司可以識別出水或土壤中的細菌威脅，還可以評估威脅的情況，適合多種商業應用，如追蹤飲用水的衛生問題、監測污染土壤中的污染物降解細菌等。而“生物腐蝕”是該技術最大的市場。

金屬的腐蝕是一個化學過程，但其中40%～50%的腐蝕是由某些細菌所激發的。通過分析水或土壤的樣本，Bioclear公司可以確定對金屬的腐蝕性風險程度，對于防止停泊在港口中的船舶等物體發生腐蝕來說，其具有重要的意義。但是，Bioclear公司最大的生物侵蝕市場之一是管道市場。地下管道埋藏在不同的土壤中，如果事前能夠確定某種土壤中的細菌可能會加速金屬的腐蝕，管道維護企業就可以根據情況調整巡檢的頻率了。

2015年，Bioclear公司成立了Bioclear微生物分析公司，致力于DNA鑒定技術的進一步開發和推廣應用。

ESA的Marc Heppener說：“在ESA看來，與Bioclear公司的合作是令人滿意的，我們共同投資研發了對于航天和地球應用都有益的技術。”Bioclear公司也對其與ESA的合作感到高興，因為這項技術的轉移使該公司在荷蘭贏得了新的商機，創造了新的就業崗位。

(唐 甜)

▲ Bioclear公司的測試套裝