Het bewijzen van criminele machinaties kan moeilijk zijn, bijvoorbeeld wanneer de betrokkenen heimelijk gevaarlijk afvalwater in de riolering lozen. Een nieuw sensorsysteem ontwikkeld door Fraunhofer-onderzoekers en hun partners zou veiligheidsinstanties binnenkort kunnen helpen bij het vaststellen van misstanden:geplaatst in een rioolkanaal, het detecteert relevante stoffen en helpt vervuilers te isoleren en bloot te stellen.

Er is altijd een zwart schaap, en de industrie is geen uitzondering. Hoewel de meeste bedrijven hun afvalwater op de juiste manier afvoeren, enkelen willen de bijbehorende kosten vermijden, dus lozen ze stilletjes en heimelijk hun gevaarlijke afvalwater in de rioolkanalen. Over het algemeen, veiligheidsinstanties hebben momenteel geen middelen om dit soort milieucriminaliteit op grote schaal op te sporen - dit zou hun personeelscapaciteit ver te boven gaan. Maar dit illegale rioolwater stelt de exploitanten van afvalwaterzuiveringsinstallaties voor grote uitdagingen en kan zelfs leiden tot omzet van de betrokken afvalwaterzuiveringsvijvers.

Detectie van verontreinigende stoffen in afvalwater

Een nieuw sensorsysteem zou het voor veiligheidsinstanties binnenkort gemakkelijker kunnen maken om dit soort overtredingen te ontdekken. De technologie is ontwikkeld door onderzoekers van de Fraunhofer Institutes for Integrated Circuits IIS en voor Reliability and Microintegration IZM, samen met hun partners in het EU microMole-project. "Het sensorsysteem is ontworpen om bepaalde stoffen te detecteren die doorgaans worden aangetroffen in aangetast afvalwater, " legt Dr. Matthias Völker uit, groepsmanager bij Fraunhofer IIS. "Het bestaat uit twee sensorcomponenten - fysieke sensoren en een chemische sensor - en een energiebeheersysteem, een controle- en communicatiesysteem en een bemonsteringssysteem." Als vervuild afvalwater herhaaldelijk problemen veroorzaakt bij afvalwaterzuiveringsinstallaties, veiligheidsinstanties zouden het rioleringssysteem op bepaalde punten kunnen onderzoeken en, door meerdere metingen te doen, gaandeweg naderen en uiteindelijk de dader ontmaskeren.

Om de maten op te nemen, een robot plaatst drie ringen in de rioolbuis. De eerste ring bevindt zich direct voor de inlaat van het verdachte bedrijf en de tweede direct erachter. Beide ringen zijn voorzien van een fysieke sensor voor het meten van diverse parameters, zoals temperatuur, pH en watergeleiding. De twee ringen communiceren draadloos met elkaar en vergelijken de meetgegevens van hun sensoren. Afwijkende metingen kunnen te wijten zijn aan de lozing van gevaarlijk afvalwater uit het betreffende gebouw. De derde ring, die iets verder terug in het rioolkanaal is gemonteerd, is uitgerust met een chemische sensor en een monsternamesysteem. Als de tweede ring een speciaal signaal uitzendt, deze systemen "worden wakker". Een micropomp zuigt enkele microliters van het afvalwater af, verdunt het en leidt het naar de chemische sensor, met zes elektroden die elk zijn gecoat met een speciale polymeercoating. Het unieke aan dit systeem is dat deze polymeerlagen verschillende openingen bevatten die elk de perfecte maat hebben om bepaalde verontreinigende stoffen op te vangen, net als stukjes van een puzzel. Wanneer deze verontreinigende stoffen binden aan de polymeerlaag, hun elektrische capaciteit verandert, dus als de elektroden zo'n verandering voelen, het suggereert dat het afvalwater bepaalde verontreinigende stoffen bevat. Echter, dit kan niet worden gebruikt als bewijs in een rechtbank, dus het systeem neemt ook een klein monster van het afvalwater dat vervolgens grondig met de hand kan worden getest in het laboratorium. Om de chemische sensor voor meerdere metingen te kunnen gebruiken, een reinigingsoplossing spoelt de aangehechte moleculen na elke meting weer weg.

Het sensorsysteem is tot stand gekomen in een samenwerking tussen verschillende onderzoeksinstellingen en andere partners. De Fraunhofer IIS-onderzoekers ontwikkelden de elektronica, de signaalacquisitie en evaluatie van de sensormodule, en de systeemenergievoorziening. Hun collega's van Fraunhofer IZM waren verantwoordelijk voor het BUS-systeem op de metalen ring en voor het ontwerp van de waterdichte stekkercontacten voor de afzonderlijke componenten en de waterdichte en chemicaliënbestendige behuizing. Ze hebben ook de fysieke sensoren geminiaturiseerd.

Grootschalige testrun gepland

De componenten werden eerst individueel getest in laboratoria van projectpartners, dan allemaal samen in een kunstmatig afvalwatersysteem met echt afvalwater. In de derde stap, verschillende componenten werden getest in een echte rioolbuis. De eerste resultaten zijn veelbelovend:"Het systeem heeft verdacht afvalwater gedetecteerd en een bijbehorend alarm geactiveerd, " vat Harald Pötter samen, afdelingshoofd bij Fraunhofer IZM. Als onderdeel van een vervolgproject, de Fraunhofer IZM-onderzoekers willen nu samen met partners in vijf Europese steden een grootschalige testrun uitvoeren van de fysieke sensoren van het systeem.