نشست تخصصی بررسی موانع و معیارهای ساخت داخل سنسورهای تشخیص گاز سولفید هیدروژن (H₂S) که با حضور نخبگان دانشگاهی، مدیران پژوهش و کارشناسان ارشد حوزه پالایش و بهره برداری گاز، با هدف پر کردن شکاف میان دانش تئوریک و نیازهای عملیاتی صنعت نفت و گاز در حوزه پایش آلاینده‌های خطرناک شکل گرفت. در ابتدای این جلسه، بر ضرورت استمرار پروژه‌های بومی‌سازی علی‌رغم فراز و نشیب‌های کشور تأکید شد و حاضرین بر این نکته توافق داشتند که دستیابی به تکنولوژی ساخت سنسورهای گاز نه تنها یک ضرورت اقتصادی برای جلوگیری از خروج ارز، بلکه یک نیاز حیاتی برای حفظ امنیت جانی کارکنان و پایداری تجهیزات صنعتی در محیط‌های خورنده و خطرناک پالایشگاهی است. اهمیت این موضوع زمانی دوچندان می‌شود که بدانیم گاز هیدروژن سولفید در غلظت‌های بسیار پایین نیز سمی بوده و عدم عملکرد صحیح سنسورها می‌تواند فجایع انسانی جبران‌ناپذیری به بار آورد.

کالبدشکافی سنسورهای گریت مانیتورینگ؛ دلایل خرابی در بوته نقد

بخش نخست گزارش فنی ارائه شده در جلسه به کالبدشکافی دقیق سنسورهای موجود اختصاص داشت. دکتر شاهرخ‌آبادی با ارائه تصاویری از میکروسکوپ الکترونی و تحلیل‌های شیمیایی انجام شده، ساختار سنسورهای گریت مانیتورینگ (GM) را تشریح کرد. این سنسورها بر پایه بستر سرامیکی از جنس اکسید آلومینیوم (آلومینا) بنا شده‌اند که مقاومت حرارتی و پایداری شیمیایی بالایی دارند. در این ساختار، یک هیتر از جنس اکسید رودیوم با روش فیلم ضخیم (چاپ سیلک) بر روی بستر لایه‌نشانی شده است تا دمای عملیاتی لازم برای واکنش شیمیایی که حدود ۴۰۰ درجه سانتی‌گراد است را فراهم کند. نیمی از هیتر در یک سو و نیمی دیگر در سوی دیگر بستر قرار گرفته و توسط کانتکت‌های طلا به مدار جانبی متصل می‌شود. یکی از اجزای کلیدی این سیستم، ترمیستور تعبیه شده است که نقش فیدبک را در کنترل دقیق دما ایفا می‌کند. ماده حساس یا لایه اکتیو این سنسورها از نوع اکسیدهای فلزی (MOS)، به‌طور مشخص اکسید قلع ($SnO_2$) است که با عناصری نظیر پلاتین و پالادیوم جهت افزایش حساسیت و گزینش‌پذیری دوپ (Doping) شده است. تحلیل‌های انجام شده نشان داد که بسیاری از خرابی‌های سنسورها ناشی از قطع شدن سیم‌های نازک ترمیستور یا ذوب شدن هیتر به دلیل ورود ذرات معلق رسانا مانند سیلیس از محیط به داخل محفظه سنسور است که منجر به ایجاد هات‌اسپات و سوختن کل قطعه می‌شود.

فرمول دانشگاهی برای احیای تجهیزات مستهلک؛ شستشوی اولتراسونیک با تریتون

در ادامه جلسه، به تفصیل درباره دستورالعمل استاندارد عملکرد یا همان SOP برای بازیابی سنسورهای کارکرده بحث شد. تیم دانشگاهی راهکاری را برای تمیزکاری تخصصی مش‌های محافظ و سطوح حساس سنسور پیشنهاد داد که شامل استفاده از محلول تریتون X-100 به همراه حمام اولتراسونیک است. تریتون به عنوان یک سورفکتانت غیر‌یونی، بدون ایجاد واکنش شیمیایی مخرب با لایه اکتیو، قادر است لایه‌های چربی و دوده ناشی از فرآیندهای صنعتی را که بر روی سطح سنسور نشسته و مانع تماس گاز با ماده حساس شده‌اند، از بین ببرد. این فرآیند در فرکانس‌های مشخص اولتراسونیک باعث می‌شود ذرات معلق و ناخالصی‌ها از خلل و فرج مش‌های فولادی و آلومینیومی جدا شده و حساسیت سنسور به حالت اولیه نزدیک شود. کارشناسان پالایشگاه خاطرنشان کردند که سنسورها در محیط‌های صنعتی به صورت رو به پایین نصب می‌شوند تا از تجمع مستقیم رطوبت و گرد و غبار جلوگیری شود، اما با این حال، ذرات معلق در هوا پس از مدتی باعث انسداد مسیر نفوذ گاز می‌شوند. پیشنهاد شد که علاوه بر شستشوی تخصصی، از فیلترهای پارچه‌ای ظریف بر روی مش‌ها استفاده شود؛ هرچند این کار ممکن است زمان پاسخگویی سنسور را کمی افزایش دهد، اما از آسیب‌های جدی به هیتر و لایه اکتیو جلوگیری می‌کند.

عیار سنجی در اتاق آزمون؛ چالش شیفت بیس‌لاین و پایش در غلظت‌های بحرانی

بخش مهمی از گزارش به نتایج تست‌های آزمایشگاهی در «تست چمبر» اختصاص یافت. دکتر شاهرخ‌آبادی تشریح کرد که به دلیل محدودیت‌های شدید در تأمین کپسول‌های گاز مرجع ($H_2S$) به واسطه تحریم‌ها و خطرات ایمنی، آن‌ها ناچار به طراحی یک سیستم تولید گاز در محل با استفاده از واکنش‌های شیمیایی هیدروسولفات سدیم در آب مقطر شده‌اند. در این آزمایش‌ها، غلظت‌های ۳، ۵، ۱۰، ۲۰ و ۳۰ پی‌پی‌ام تولید و عملکرد سنسورها با سنسورهای مرجع شرکت فیگارو و تاگوچی مقایسه شد. نتایج نشان داد که از میان نمونه‌های ارسالی، سنسورهای شماره ۵، ۶ و ۷ بهترین عملکرد را داشتند و مقاومت پایه آن‌ها در هوای پاک حدود ۲۰ تا ۲۵ مگااهم بود که با استانداردهای سازنده مطابقت داشت. با این حال، سنسورهای شماره ۱، ۲، ۳ و ۸ که دارای بدنه‌های ریخته‌گری شده بی‌کیفیت بودند، پاسخ‌های غیرخطی و ضعیفی از خود نشان دادند. یکی از نکات فنی برجسته، بحث «شیفت خط بیس‌لاین» بود؛ در غلظت‌های بالای گاز، سنسورها پس از قطع جریان گاز به سرعت به مقاومت اولیه بازنمی‌گشتند که نشان‌دهنده اشباع شدن سایت‌های فعال در لایه اکسید قلع بود. این موضوع بر لزوم کالیبراسیون دوره‌ای و استفاده از مدارهای جبران‌ساز حرارتی و زمانی تأکید دارد.

انقلاب مکسین‌ها؛ خداحافظی با مصرف بالای انرژی و پایش در مقیاس نانو

نوآورانه‌ترین بخش این نشست، معرفی مواد دوبعدی «مکسین (MXene)» به عنوان جایگزین آینده سنسورهای فعلی بود. دکتر شاهرخ‌آبادی با نقد تکنولوژی قدیمی سنسورهای MOS که نیاز به مصرف انرژی بالا برای داغ کردن هیتر دارند، مکسین‌ها را موادی با ساختار تیتانیوم و کربن معرفی کرد که دارای هدایت الکتریکی بسیار بالا و سطح تماس فوق‌العاده وسیعی هستند. ویژگی منحصر‌به‌فرد مکسین‌ها، توانایی عملکرد در دمای محیط (بدون نیاز به هیتر) و حساسیت در مقیاس «بخش در میلیارد» (PPB) است. این ماده به دلیل داشتن پیوندهای فلزی در ریشه خود، به راحتی نانوذرات طلا یا نقره را برای ایجاد گزینش‌پذیری می‌پذیرد. در حالی که سنسورهای فعلی پالایشگاه در دماهای بسیار بالا کار کرده و خطر انفجار یا استهلاک سریع دارند، سنسورهای مبتنی بر مکسین می‌توانند با دقت بسیار بالاتر و ایمنی بیشتر، کوچک‌ترین نشتی‌های گاز را شناسایی کنند. این فناوری که در حال حاضر در حوزه‌های پیشرفته‌ای چون درمان زخم‌های عفونی و بسته‌بندی هوشمند مواد غذایی در دنیا به کار می‌رود، می‌تواند انقلابی در صنایع نفت و گاز ایران ایجاد کند؛ به شرط آنکه صنعت ریسک پذیرش دانش نوین را بپذیرد.

دست‌اندازهای بوروکراتیک؛ از بن‌بست طرح پژوهشی تا ضرورت انتقال دانش فنی

با عبور از مباحث فنی، جلسه وارد چالش‌های اداری و ساختاری شد که مانع از پیشرفت پروژه‌های بومی‌سازی می‌شوند. اعضای جلسه با ابراز تأسف اعلام کردند که ستاد مرکزی، پروژه پژوهشی تعریف شده را به دلیل ماهیت اجرایی آن رد کرده و پیشنهاد داده است که موضوع در قالب طرح «تولید بار اول» دنبال شود. این تغییر مسیر اداری، چالش‌های جدیدی را ایجاد می‌کند؛ چرا که قوانین تولید بار اول نیازمند شرکت‌های دانش‌بنیان با رتبه‌بندی‌های خاص است و دانشگاه‌ها به تنهایی ممکن است در پیچ و خم‌های نظارتی این طرح گرفتار شوند. از سوی دیگر، دکتر شاهرخ‌آبادی خاطرنشان کرد که در بسیاری از پروژه‌های مشابه، صنعت تنها به دنبال خرید یک کالا است، در حالی که هدف اصلی باید «انتقال دانش فنی» و ایجاد آزمایشگاه‌های مرجع کالیبراسیون در داخل کشور باشد تا وابستگی به برندهایی نظیر هانیول و گریت مانیتورینگ برای همیشه قطع شود.

پشت پرده بازار سنسورهای وارداتی؛ تقابل مافیای واسطه‌گری با توان علمی بومی

در تحلیل وضعیت بازار و خریدهای خارجی، حاضرین به افشای حقایق تلخی درباره سنسورهای وارداتی پرداختند. ذکر شد که بسیاری از سنسورهایی که به عنوان برندهای اصلی اروپایی یا آمریکایی با قیمت‌های گزاف (پنجاه تا شصت میلیون تومان برای هر عدد دیتکتور کامل) خریداری می‌شوند، در واقع محصولات بازسازی شده یا تقلبی چینی هستند که با مدارک و گواهینامه‌های جعل‌شده و بازرسی‌های صوری وارد کشور می‌شوند. این سنسورها عمر کوتاهی دارند و به دلیل عدم تطابق با شرایط آب و هوایی و آلاینده‌های خاص پالایشگاه‌های ایران، به سرعت از کالیبر خارج می‌شوند. در مقابل، تیم دانشگاهی مدعی است که می‌تواند با هزینه‌ای به مراتب کمتر، نه تنها سنسورهای سوخته را احیا کند، بلکه با دانش مکسین، محصولی تولید کند که از لحاظ دقت و پایداری با نمونه‌های تراز اول جهانی رقابت کند. این تقابل میان «مافیای واردات» و «توان علمی داخلی» یکی از گره‌های اصلی بحث بود که نیازمند تصمیم‌گیری جسورانه مدیران ارشد شرکت ملی نفت و گاز است.

نقشه راه عملیاتی؛ از پایلوت میدانی تا تأسیس آزمایشگاه مرجع در خانگیران

پیشنهاد نهایی برای برون‌رفت از بن‌بست فعلی، ترکیبی از اقدامات عملیاتی و استراتژیک بود. مقرر شد در گام نخست، سنسورهای احیا شده توسط دانشگاه در یک دوره زمانی مشخص در بخش‌های غیرحساس صنعت گاز نصب شوند تا تست‌های میدانی و عملیاتی خود را پس بدهند. همزمان، مقرر شد اعضای جلسه راهکارهای قانونی برای عقد قراردادهای «خدمات فنی» یا «مشاوره‌ای» را بررسی کنند تا بستری برای تولید انبوه فراهم گردد. همچنین ایده ایجاد یک «آزمایشگاه مرجع تست گاز» در منطقه خانگیران مطرح شد که مجهز به تست چمبرهای اتوماتیک و سنسورهای رفرنس باشد. این آزمایشگاه می‌تواند نه تنها نیازهای شرکت پالایش گاز شهید هاشمی‌نژاد و بهره‌برداری نفت و گاز شرق را برطرف کند، بلکه به عنوان یک مرکز خدمات‌رسان به سایر صنایع منطقه عمل نماید. مدیران حاضر در جلسه تأکید کردند که باید با ارائه گزارش‌های دقیق از صرفه اقتصادی و افزایش ضریب ایمنی، مدیران بالادستی را اقناع کرد تا بودجه‌های لازم را خارج از روال‌های دست‌وپاگیر اداری تخصیص دهند.