Een netwerk van sensoren in Vlaamse wateren levert realtime inzicht in veranderingen in de waterkwaliteit. ‘Hiermee kunnen we zowel stroomop- als -afwaarts kwantitatief meten.’

Het lijkt zo vanzelfsprekend, het water dat in de Lage Landen door rivieren en kanalen stroomt. Maar de droge periodes van de afgelopen jaren hebben ons gedwongen meer stil te staan bij dat water en de kwaliteit ervan. De droge zomers van 2017 en 2018 leidden bijvoorbeeld tot ernstige verziltings- en droogteproblematiek in West-Vlaanderen. Dat zette de Vlaamse overheid aan tot actie: ze had behoefte aan een beter en fijnmaziger inzicht in de waterkwaliteit.

‘Een gebiedsgerichte aanpak is echt noodzakelijk’

‘Er moest een beter totaaloverzicht komen, een systeem dat voorspellend vooruitkeek’, vertelt Marcel Zevenbergen, programmamanager emerging sensors bij onderzoekscentrum imec in Eindhoven en Wageningen. Zevenbergen is lid van het imec-team bij het consortium Internet of Water Flanders (IoW). Ook onderzoeksorganisatie VITO, waterzuiveringsbedrijf Aquafin, de Watergroep en de Vlaamse Milieumaatschappij (VMM) werken eraan mee. ‘De overheid wil niet meer achter de feiten aanlopen, maar realtime meten en data verzamelen zodat je kunt anticiperen en tegenmaatregelen kunt nemen. Dat gaf aanleiding tot het opzetten van IoW.’ De timing kwam volgens Zevenbergen goed uit: toen de problematiek steeds nijpender werd, stond er bij imec al nieuwe, relevante technologie klaar, die de basis kon vormen voor een watersensor.

Marcel Zevenbergen

Marcel Zevenbergen

Beeld: imec

Stikstofcrisis

Inmiddels ligt de vijfde versie van het Water Quality Measurement Device, zoals de sensor heet, op meer dan vijftig plekken in de Vlaamse wateren. Al bijna twee jaar meet het systeem de elektrische geleidbaarheid, temperatuur en sinds kort ook de pH. De sensoren leveren de verzamelde informatie aan waterinfo.be. Zevenbergen noemt overstorten als voorbeeld van hoe je die data kunt gebruiken. ‘Na een hevige regenbui overstroomt het riool nog weleens, waardoor rioolwater in het oppervlaktewater terechtkomt. Met het sensornetwerk kunnen we zowel stroomop- als -afwaarts kwantitatief meten wat de gevolgen zijn voor de zoutconcentratie in dat water.’

‘Alle partijen doen waar ze goed in zijn’

Ondertussen staat de ontwikkeling van de sensor niet stil. Zo werkt imec, samen met Wageningen University and Research, aan nieuwe optische sensortechnologie waarmee je nitraatconcentraties kunt bepalen. ‘Dat heeft deels te maken met het stikstofdebat’, zegt Zevenbergen. ‘Als de nieuwe sensor eenmaal draait, kun je beter gaan meten wannéér nitraat uit meststoffen in sloten spoelt, om dat vervolgens terug te koppelen naar boeren.’

Maatwerk

Zo kun je per perceel een feedbackloop in kaart brengen en kijken welke maatregelen nuttig zouden zijn, specifiek voor dat gebied. ‘Dat zie je ook in de stikstofdiscussie: een gebiedsgerichte aanpak is echt noodzakelijk’, benadrukt Zevenbergen. ‘Elk gebied is anders, de effecten verschillen op zandgrond of kleigrond, et cetera. Dat vraagt om maatwerk.’

‘De stikstofcrisis dwong ons verder te kijken’

Voor een goede vertaling naar de praktijk moet de feedbackloop nog wel korter worden. ‘Dat is nodig als je gebeurtenissen realtime wilt volgen’, licht Zevenbergen toe. ‘Wat is het effect op die omgeving en hoe gaat dat in zijn werk? Als je wilt dat boeren emissiearmer gaan telen, dan moet je ze ook de middelen geven waarmee ze kunnen zien dat ze binnen de grenzen blijven. Daarvoor willen we een stukje van de oplossing aandragen.’

Verder kijken

Al dat meten levert een enorme hoeveelheid data op. Het verwerken daarvan gebeurt op verschillende niveaus. De kwaliteit van de sensordata is de verantwoordelijkheid van imec, zegt Zevenbergen. ‘Wij zorgen ervoor dat die betrouwbaar is. Andere partners werken aan de interpretatie van die sensordata. VITO is wat dat betreft een belangrijke speler in het IoW-consortium. VITO verzorgt de dataverwerking, -interpretatie en voorspellingen. Daar zit de kracht van de samenwerking: alle partijen doen waar ze goed in zijn.’

De focus van Internet of Water Flanders lag eerst sterk op verzilting en daar was de sensor in eerste instantie dus ook voor gemaakt. ‘Maar de stikstofcrisis dwong ons verder te kijken, naar de héle stikstofkringloop’, zegt Zevenbergen. ‘Dus we denken nu na over welke bits en pieces we al hebben, wat we kunnen hergebruiken in deze uitdaging en welke samenwerkingen we kunnen aangaan. Internet of Water was dus eigenlijk de eerste stap naar een veel meer integrale aanpak van het meten aan water.’

Handheld sensor

Handheld sensor

Beeld: imec @OnePlanet Research Centre

Handheld-sensor

‘Voor het stikstofprobleem hebben we naast Internet of Water ook een andere technologie onderzocht’, vertelt Marcel Zevenbergen. ‘Dat heeft geleid tot een analyseapparaat, ontwikkeld met de eindgebruikers in gedachten, zoals boeren, onderzoekers of toezichthouders.’ In tegenstelling tot de watersensor van Internet of Water is dit geen volcontinue sensor, maar een handzame nitraatmeter. ‘De eindgebruiker kan ter plekke samples nemen. Zuig wat water op, druk op een knop en er komt een meetresultaat uitrollen, gekoppeld aan een gps-locatie. Het moest zo gebruiksvriendelijk mogelijk worden.’

De techniek is gebaseerd op uv-absorptie met led-lampjes die uv-licht uitstralen. Het apparaat filtert achtergrondeffecten eruit en scant de data met algoritmen. ‘Je merkt er niets van, je krijgt gewoon het resultaat te zien’, vervolgt Zevenbergen. ‘Heel handig, maar het liefst zouden we vaste sensoriek maken die continu kan meten. Dat is wel onze heilige graal. Zoiets is nu al wel beschikbaar, maar nog erg duur, dus we kijken of het goedkoper kan.’ De eerste prototypes van de handheld worden al getest; imec is in gesprek met waterschappen, adviesbureaus en bedrijven om het apparaat op grotere schaal te produceren.