Студенты из Аризоны разработали для монголов систему фильтрации воздуха на солнечной энергии

Засуха в Монголии привела к нехватке продовольствия, что побудило кочевников мигрировать в юрточных район Улан-Батора, один из самых загрязненных городов мира. По данным ЮНИСЕФ, за последние несколько лет у детей, живущих в районе с загрязненным воздухом, функции легких на 40 процентов ниже, чем у детей, живущих в сельской местности.

Команда Project Koyash в Университете штата Аризона разработала систему фильтрации воздуха, которая, используя солнечную энергию, автономно очищает загрязненный воздух менее чем за час. Предполагается, что данная система будет использоваться в юртах.

Команда работала с некоммерческим Тайваньским фондом помощи детям и семьям (TFCF). Проект был реализован через группу Fulton Engineering Projects in Community Service в группе IEEE. В июле 2022 года EPICS в IEEE предоставила грант в размере 10 000 долларов США на разработку систем.

Программа EPICS, администрируемая Образовательной деятельностью IEEE, стала возможной благодаря щедрым пожертвованиям в рамках партнерства с Фондом IEEE.

Проект Project Koyash был назван в честь мифического тюркского бога солнца, чтобы отдать дань уважения монгольской культуре, говорит руководитель группы Брайан Явари, а также для повышения осведомленности о загрязнении воздуха в Улан-Баторе.

Студенты запустили эту инициативу в 2020 году после прочтения в Бюллетене Всемирной организации здравоохранения статьи о загрязнении воздуха в городе.

Чтобы улучшить качество воздуха, в столице Монголии ввели запрет на сжигание угля для отопления.

Советник проекта Шамшер Варудкар говорит, что это был выбор между сохранением тепла и воздухом, пригодным для дыхания.

«В городе, уже страдающем от загрязнения, — говорит он, — мы хотели обеспечить чистый воздух хотя бы дома». Варудкар — младший инженер по аэроупругости в компании Virgin Galactic в Лос-Анджелесе. Выпускник инженерной школы УША, он участвовал в проекте с самого начала.

В ходе первоначальных обсуждений команды с консульством Монголии вопросов качества воздуха и логистики проекта было ясно, что страна ищет решения, но «не так много групп пытались их найти», — говорит Явари.

Команда разработала свою систему фильтрации воздуха, работающую на солнечной энергии, поскольку в Улан-Баторе в среднем 290 солнечных дней в году. Система включает в себя солнечную панель, аккумулятор, микроконтроллер Arduino, инвертор и фильтр. Все компоненты помещены в защищенный от атмосферных воздействий корпус, напечатанный на 3D-принтере и защищающий систему от суровых погодных условий.

«Система спроектирована так, чтобы работать автономно, так что жильцам не придется ее выключать и включать или что-либо перемещать», — говорит Явари.

Когда команда протестировала систему в феврале 2022 года, она очистила воздух и снизила индекс качества воздуха с 325 до 80 за 90 минут. Чем выше AQI, тем выше уровень загрязнения воздуха.

По словам Явари, одним из самых больших успехов проекта было «беспрепятственное взаимодействие системы с таким большим количеством различных компонентов и выполнение сложной задачи по очистке воздуха».

Варудкар считает, что процесс системного проектирования помог команде найти правильный путь.

«Я горжусь тем, что мы смогли в конечном итоге прийти к этому решению», — говорит он.

«Процесс проектирования того стоил. Семьи нас благодарили за то, что они впервые могут дышать чистым, фильтрованным воздухом», — говорит Явари. «Это самый полезный опыт, который у нас был».

По словам Явари, наличие многопрофильной команды стало фактором успеха проекта. В группу вошли студенты, изучающие аэрокосмическую технику, информатику, промышленный дизайн и машиностроение.

«Наша команда легко адаптируется и увлечена изучением других областей», — говорит он. Варудкар добавляет: «Мы все многому научились и привносим в общее дело разные навыки».

Поскольку 13 систем фильтрации уже используются, группа продолжает этап развертывания. Члены команды планируют продолжить тестирование с целью улучшения системы, и работают с TFCF над развитием местной цепочки поставок компонентов. В конечном итоге данный проект сможет обеспечить системами фильтрации более 800 000 жителей юрточного района столицы Монголии.