Az SZTE Fizikai Intézet Fotoakusztikus Kutatócsoportjának kutatói –Kiss Diána, Kiss-Albert Gergely, Bozóki Zoltán és Huszár Helga – a Budapesti Műszaki Egyetemmel együttműködve publikáltak a Result in Engineering folyóiratban „High-resolution pollutant emission monitoring of turbulent combustion using the photoacoustic technique” címmel.
A kutatók a tanulmányban bemutatták, hogy az általuk kifejlesztett mérőrendszer a gázturbinák, ipari kazánok és állandósult állapotban üzemelő tüzelőrendszerek szempontjából releváns, turbulens perdületes égők esetén hatékonyan alkalmazható. Az ExPA rendszer kimagasló időbeli felbontása lehetővé teszi a szennyezőanyagok közvetlen dinamikus mérését, ami hozzájárul a tisztább égési rendszerek fejlesztéséhez és jobb megértéséhez. Így az eddig jellemzően képalkotás útján minőségileg vizsgált dinamikus változások ma már mennyiségileg is mérhetővé váltak az ExPA rendszer segítségével.
A mérőműszer fejlesztését a klímaváltozást előidéző károsanyagok koncentrációjának pontos mérésének szüksége indokolja. A klímaváltozást nagyban elősegíti az égés során keletkező szén-dioxid kibocsátása, amely a tüzelőrendszereink füstgázával a légkörbe jut. Szénhidrogének tökéletes égése során a szén-dioxid mellett vízgőz is keletkezik, ami a klímaváltozást minimálisan befolyásolja, a kis mértékű hatás, hogy pozitív vagy negatív, ma is kutatás tárgyát képezi (Steven C Sherwood et al. 2018 Environ. Res. Lett. 13 104006). A nemideális égés szennyezőanyagait ma ritkán említik. A szén-monoxid lokálisan oxigénhiányos égés során keletkezik, a kéményben a koncentrációja elenyésző, amennyiben megfelelően működik a tüzelőberendezés. Ennek a szennyezőanyagnak a jelenlétét a füstgázban megfelelő tervezéssel praktikusan eliminálni lehet. Gáz- és folyadéktüzelés esetén a mai modern égők, amelyekben előkevert tüzelőanyag-levegő elegyet égetünk, praktikusan zérus korom- és részecskekibocsátással bírnak. Így a tökéletlen égés legfontosabb légszennyező anyagai a nitrogén-oxidok (NOx), amelyek savas esőt és fotokémiai szmogot képesek előidézni, valamint légzőszervi megbetegedéseket is előidézhetnek. Éppen ezért világszerte szigorú rendeletek korlátozzák ezeknek a gázoknak maximálisan megengedhető koncentrációját a füstgázban. A szén-monoxiddal ellentétben az NOx kibocsátás áramlástechnikai fejlesztésekkel nem mérsékelhető, csak a láng szerkezetének a módosításával, ami a reakcióutak befolyásolásán keresztül hozhat javulást. A NOx kitüntetett szerepe miatt nagyobb ipari létesítmények kibocsátását online mérni és jelenteni szükséges, így az ipar is érdekelt a hatékonyabb tüzelőrendszerek használatában.
Mivel az ipari berendezések általában változó terheléssel, illetve turbulens lánggal üzemelnek, ezért a kibocsátás időben jelentős változást mutathat. A jelenleg használt műszerek válaszideje a 10 másodperces nagyságrendbe esik, míg az SZTE Fizikai Intézet Fotoakusztikus Kutatócsoportjának kutatói által kifejlesztett fotoakusztikus elven működő nitrogén-oxid és nitrogén-dioxid koncentrációmérő készülék (ExPA, External exhaust Photoacoustic Analyzer) effektíven tizedmásodperces felbontást tesz lehetővé.