Sensornetzwerk soll Risiko für Leitungswasserverschmutzung reduzieren
Nach Angaben der Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen werden 38 % der Gewässer in der EU von landwirtschaftlicher Verschmutzung bedroht. Natürlich verfügen die meisten europäischen Regionen über ein System, das verhindert, dass Leitungswasser verunreinigt wird: So müssen Landwirtinnen und Landwirte den Einsatz von Pestiziden dokumentieren. Darüber hinaus müssen an kritischen Stellen regelmäßig Proben genommen werden. Was aber, wenn es zwischen den Probenahmen zu einer Verunreinigung kommt? Fakt ist, dass auch 2021 noch Menschen durch das Trinken von Leitungswasser erkranken, was die Gesellschaft jährlich ca. 220 Mio. EUR kostet. „Unserer Meinung nach braucht es ein Instrument, das dank eines dichten Netzes aus Sensoren kontinuierlich Proben nehmen kann“, so Lars Krangnes, technischer Direktor von Cautus Geo und Koordinator des Projekts CoPs (Continuous hazardous water Pollutants sensing in the environment). „Mit einem derartigen Netzwerk können wir die Kontamination quantifizieren, die vorhandenen Schadstoffe bestimmen, die Kontaminationsquelle ausfindig machen, feststellen, welche Auswirkungen sie haben wird und untersuchen, ob es ein anhaltendes Problem ist. Das ist die beste Möglichkeit, um chemische Verunreinigungen zu reduzieren und Ausbrüche zu verhindern.“ Den drei Partnern des CoPs-Projekts gelang es, eine solche Lösung zu entwickeln. Dazu kombinierten sie ihr jeweiliges Fachwissen zu wegweisenden elektrochemischen Sensoren, miniaturisierter Elektronik sowie Hard- und Software für das Geomonitoring. Das daraus entstandene System verfolgt den einzigartigen „Fingerabdruck“ der Chemikalien, die in Pestiziden und Düngemitteln enthalten sind: Es zeichnet diese Signale unter kontrollierten Bedingungen auf, bevor es Abweichungen in der Umwelt untersucht. „Die Sensoren sind das Herz des Systems. Ihr einzigartiges Design ist auf die jeweiligen Chemikalien im Fokus ausgelegt und kann sie innerhalb weniger Sekunden bis Minuten identifizieren. Das System umfasst außerdem einen neuartigen Datenlogger, der die Sensoren steuert und antreibt, während er Daten an ein cloudgestütztes System sendet, wo sie weiterverarbeitet und die Ergebnisse anschließend präsentiert werden. Mithilfe der neuesten IoT-Technologie haben wir eine universale, benutzerfreundliche und intelligente Lösung geschaffen“, erklärt Krangnes. Darüber hinaus ist das System umweltfreundlich. Im Gegensatz zu anderen Produkten auf dem Markt benötigt es keine chemischen Reagenzien und erzeugt damit keinen chemischen Abfall.
Markteinführung im Jahr 2022?
Jetzt, da das System in Betrieb ist, widmen sich die Projektpartner seiner Optimierung. Insbesondere wollen sie die Lebensdauer der Sensoren verlängern, sodass die zukünftige Kundschaft das System mit minimalem Wartungsaufwand nutzen kann. „Wir arbeiten am Prototyp der dritten Generation und wollen im Sommer 2021 Feldversuche durchführen. Anschließend brauchen wir sechs Monate, um Nutzer-Feedback zu sammeln und uns auf die Ersteinführung vorzubereiten“, sagt Krangnes. Die CoPs-Lösung wurde umfangreichen Labortests unterzogen, um die Ergebnisse zu validieren und die bestmögliche Leistung zu erzielen. „Das ist ein sehr wichtiger Prozess. Beispielsweise befindet sich ein Teil des CoPs-Systems unter Wasser und enthält hochempfindliche Elektronik- und Sensorteile. Dringt an einer Stelle Feuchtigkeit ein, könnte das ganze System beschädigt werden. Um das zu verhindern, müssen wir das System unter einem größeren Druck testen als den, für den es ausgelegt ist. Nur dadurch können wir sicher sein, dass es extremen Bedingungen standhalten kann und die Kundschaft keine Probleme bekommt“, so Krangnes abschließend. Nachdem dies nun geschafft ist, möchte das Team eine Betaversion der Prototypen bereitstellen, um umfangreiche Tests in entsprechenden Umgebungen durchzuführen.
Schlüsselbegriffe
CoPs, Sensoren, Leitungswasser, Kontamination, Verunreinigung, Überwachung, Cloud