طورت جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (كاوست) بالتعاون مع شركة أرامكو السعودية جهاز استشعار يعتمد على الليزر يمكنه رصد الآثار الأولية لتسرب الغاز في مصانع البتروكيماويات، حتى يتمكن العاملون في هذه المصانع من اكتشاف التسريبات وإصلاحها قبل أن تُشكّل تهديدات كبيرة.  

يقول البروفيسور عامر فاروق، أستاذ الهندسة الميكانيكية في كاوست، والذي شارك في قيادة المشروع "إن أجهزة الاستشعار التي نطورها هي أجهزة محمولة وذات حساسية عالية وانتقائية وسريعة الاستجابة، وهي تعتمد على تقنية تعلم الآلة، ويمكنها اكتشاف الآثار الدقيقة لتسرب الغازات، وأن تحدد نوع الغاز الذي يتسرب، مما يسمح لأطقم الإصلاح بتحديد مصدر التسرب بسرعة".    

يقول أدريان كافازوس، الباحث في أرامكو، إن اكتشاف تسربات الغاز الهاربة هو من التحديات الرئيسية التي تواجه صناعة الطاقة، ويمكن أن تأتي هذه التسربات من أنبوب أو صمام متصدع، أو خلل في العازل. ويضيف أن جميع التقنيات الحالية للكشف عن هذه التسريبات تعاني من قصور كبيرة، لا سيما افتقارها إلى الحساسية للكشف عن هذه التسريبات وهي في مراحلها الأولية. يقول "من خلال العمل مع كاوست، فإننا نربط التحديات بالحلول، ونجعل الصناعة والأوساط الأكاديمية تعمل معًا لحل المشكلة".     

ويشرح البروفيسور فاروق أن نظامهم الجديد يعتمد على الليزر عوضا عن أشباه الموصلات والمواد الكيميائية الكهربائية. ويجمع بين الابتكارات في مجال التقنية البصرية وأحدث أساليب تقنية تعلم الآلة لتحسين أداء جهاز الاستشعار، يقول "يستفيد جهاز الاستشعار من خوارزميات تعلم الآلة الحديثة، مثل أجهزة التشفير التلقائي، حيث ندرب المستشعر الخاص بناءً على مجموعة كبيرة من البيانات لفصل بصمات الغازات المختلفة، ونتيجة لذلك، يتكون لدينا نظام انتقائي للغاية وقادر على اكتشاف كميات صغيرة من غازات معينة".   

ولإثبات قدرة النظام، أظهر الفريق أنه يمكنه التمييز بين أربعة غازات صناعية وثيقة الصلة - البنزين والتولوين وإيثيل البنزين والزيلين - المعروفة مجتمعة باسم (BTEX). يقول فاروق "تمتلك جميعها هياكل كيميائية متشابهة جدًا، ولا يمكن تحديدها من قبل أجهزة الاستشعار الحالية. إلا أن جهاز الاستشعار الجديد يستطيع اكتشاف وتمييز كل غاز في عائلة BTEX  حتى لو كان بكميات ضئيلة. والخطوة التالية هي تصنيع جهاز استشعار نموذجي للاختبار الميداني".    

ويضيف فاروق "نظرًا لأن أجهزة الاستشعار التي طورناها صغيرة الحجم ومحمولة، فيمكننا نشرها بأعداد كبيرة جدًا لضمان التشغيل الآمن والأمثل للمنشآت البتروكيماويات. ولا تتأثر هذه التقنية بدرجات الحرارة والرطوبة المرتفعة في المملكة العربية السعودية. ويضيف "تأتي أرامكو السعودية إلينا بتحديات محددة، ونحن بدورنا نضع الحلول لتلك التحديات".    

يقول كافازوس "من خلال نشر هذه التقنية، سنكون قادرين على حماية البيئة، وحماية موظفينا، وزيادة كفاءة إنتاجنا. نرغب في نشر هذه التقنية ليس فقط في المملكة العربية السعودية، ولكن على الصعيد العالمي".