Eine technologisch anspruchsvolle, kostengünstige Methode zur Überwachung von Wasserverunreinigungen
In Indien leben rund 746 Millionen Menschen ohne angemessene sanitäre Einrichtungen. Infolgedessen sind jährlich 37,7 Millionen Menschen von durch Wasser übertragenen Krankheiten betroffen, und täglich sterben 500 Kinder unter fünf Jahren an Durchfallerkrankungen. „Die Probleme mit der Wasserknappheit und -qualität stellen nicht nur eindeutig eine Gesundheitskrise dar, sondern gefährden auch die Lebensgrundlage von Millionen Menschen“, sagt Svetlana Klessova, G.A.C. Group, Frankreich, Koordinatorin des Forschungs- und Innovationsprojekts LOTUS, das von der EU und dem indischen Ministerium für Wissenschaft und Technologie kofinanziert wird. Die schnelle und genaue Überwachung der Wasserqualität bildet den Schlüssel zur Gewährleistung von sicherem, qualitativ hochwertigem Trinkwasser für alle in Indien. LOTUS hat eine fortgeschrittene Sensortechnologie entwickelt, mit der potenzielle Verschmutzungsprobleme wie das Vorhandensein von Fäkalbakterien schnell zu erkennen und so die Lösungszeit und mögliche negative Auswirkungen auf den Menschen einzugrenzen sind. „Mit unserer Lösung werden Schadstoffe im Wasser erkannt und Behörden und Gemeinden mit den Informationen ausgestattet, um die Wasserqualität zu erhöhen und die Wassernutzung zu optimieren“, erklärt Bérengère Lebental, leitende Forscherin an der Université Gustave Eiffel in Frankreich. Die Vorrichtung von LOTUS wird derzeit in Indien in Trinkwasserleitungen erprobt, und auch der Einbau in Tanker ist geplant.
Mit den Gemeinschaften zusammen entwickelt
Das Projektteam arbeitete zunächst mit Bevölkerung, Lieferunternehmen und Behörden zusammen, um die Bedürfnisse und Herausforderungen der lokalen Gemeinschaften zu erfassen. Die Gruppen kooperierten dann, um gemeinsam maßgeschneiderte Lösungen zu entwerfen und umzusetzen. „Diese Zusammenarbeit hat uns geholfen, die Entwicklung einer kostengünstigen tragbaren Vorrichtung zur Überwachung der Wasserqualität als Priorität zu erkennen. Nach dem Feedback der Gemeinschaft haben wir die Konstruktion überarbeitet, um sicherzustellen, dass es für den lokalen Kontext geeignet ist und angenommen wird“, ergänzt Senthilmurugan Subbiah vom Indian Institute of Technology Guwahati (IITG). Beim daraus resultierenden kompakten, tragbaren und kostengünstigen LOTUS-Sensor wird eine auf Kohlenstoffnanoröhrchen basierende Technologie eingesetzt. Sie ist in der Lage, eine breite Palette von Chemikalien zu erkennen, die für die Wasserqualität relevant sind, darunter gängige Schadstoffe und Aufbereitungschemikalien wie Chlor. Wenn sie mit Wasser in Berührung kommen, adsorbieren chemische Verbindungen an den Nanoröhren, die auf bestimmte chemische Verbindungen reagieren können. Dadurch ändert sich ihr elektrischer Widerstand, wodurch die Konzentration der Verbindung gemessen werden kann. Das LOTUS-System wandelt die analogen Signale der Sensoren in digitale Signale um, die verarbeitet und an die cloudbasierte Datenverarbeitung übermittelt werden. Über eine Benutzungsoberfläche werden die Messungen mit benutzungsfreundlichen Visualisierungsinstrumenten in verwertbare Informationen umgewandelt. Dank der Echtzeitüberwachung können sofort Maßnahmen ergriffen werden, wenn eine Verunreinigung festgestellt wird, während die Speicherung historischer Daten die Trendanalyse erleichtert. „Um den Einsatz in ganz Indien zu vereinfachen, bietet unsere Lösung eine drahtlose Kommunikation und dank der Solarpaneele eine autonome Stromversorgung der Sensoren“, erklärt Lebental.
Sensortests und Pilotanlagen
Der Sensor wurde in einem 40 Meter langen Demonstrationsmodell eines Wasserverteilungsnetzes in Frankreich erprobt, das Leitungswasser mit unterschiedlichen pH-Werten und Chlorkonzentrationen enthielt. „Die Ergebnisse sind ermutigend, denn der Sensor zeigt eine hohe Genauigkeit bei der Erkennung von aktivem Chlor und des pH-Werts in einer Trinkwasserleitung“, sagt Lebental. In Zusammenarbeit mit Gemeinden, Behörden und NRO werden die LOTUS-Sensoren in einem Prüfstand am IITG weiter unter die Lupe genommen. Anschließend werden die Vorrichtungen im Wasserversorgungsnetz der Stadt Guwahati installiert, um die Technologie weiter zu demonstrieren und zu validieren. Im Rahmen des Projekts wurden zudem mehrere Softwarelösungen rund um den LOTUS-Sensor für die Überwachung von Trinkwassersystemen, das Management von Tankerflotten und die Wassereinsparung bei der Bewässerung entwickelt. In den Tankern werden LOTUS-Sensoren das Herzstück eines chlorhaltigen Wasserqualitätsmanagementsystems sein, das vom Projektpartner AUTARCON in Deutschland eingerichtet und erschlossen wurde.
Globale Zusammenarbeit demonstrieren
Der Aufbau globaler Partnerschaften stellt ein wirksames Mittel dar, um einige der UN-Ziele für nachhaltige Entwicklung zu erreichen. Dies spiegelt sich in der Ausrichtung des Projekts LOTUS auf den Technologietransfer zwischen indischen und europäischen Partnern wider. Das Projektteam hat die Technologie des Systems bereits mit www.hydroscope.in (Hydroscope Technology), einem indischen Start-up-Unternehmen, geteilt, das sie mit Unterstützung der Projektpartner vermarkten wird. „Dank ihrer benutzungsfreundlichen Oberfläche und ihrer Vielseitigkeit bei verschiedenen Wasserbedingungen sind wir zuversichtlich, dass unsere Vorrichtung, basierend auf den LOTUS-Ergebnissen, nicht nur der öffentlichen Gesundheit und Sicherheit zugute kommt, sondern auch einen Maßstab für die Überwachung der Wasserqualität setzt, der für andere Regionen mit ähnlichen Herausforderungen von Interesse ist“, bemerkt Sudhanshu Mishra, Geschäftsführer von Hydroscope Technology, Indien. Mit der behördlichen Zulassung wird die Technologie nicht nur in Verkehr gebracht, sondern auch einen Beitrag zu den Zielen der indischen Regierung leisten, wie z. B. der Jal Jeevan Mission und dem AMRUT-Programme, die auf die Verbesserung der ländlichen und städtischen Wasser- und Abwasserinfrastrukturen abzielen. Gegen Projektende wird das Team mit Verantwortlichen der Politik in Kontakt treten und Bildungs- und Öffentlichkeitsarbeit betreiben. „Das Vertrauen der Bevölkerung in die Verbesserung der öffentlichen Wasserqualität wird dazu beitragen, den Einsatz von individuellen Wasseraufbereitungsanlagen zu begrenzen, wodurch die Gesamtkosten gesenkt, Energie gespart und Abfall vermieden wird“, schließt Subbiah.
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