Plastic is alomtegenwoordig in ons dagelijks leven. Sta maar even stil bij welke plastic spullen je vandaag allemaal al gebruikt of gezien hebt. Verpakkingen, je mobiele telefoon, speelgoed, ... Omdat het zo veelzijdig en goedkoop is, wordt plastic over-geconsumeerd. Helaas moeten we ook onder ogen durven zien dat er te veel plastic materialen in onze rivieren, zeeën en oceanen terechtkomen.
Plasticvervuiling is een wijdverspreid probleem dat ons mariene en kustmilieu zwaar treft. Hoe kunnen we dit aanpakken/terugdringen? Hoe kunnen we beschikbare technologie, waaronder satelliet, drones en camera's, gebruiken om de strijd tegen deze vervuiling naar een hoger niveau te tillen? Het gebruik van remote sensing/teledetectie biedt ons veel voordelen, maar er is nog heel wat onderzoek nodig om te bepalen welke camera/sensor het meest geschikt is om macro-plastic te detecteren.
Een case over water & kust, plastic vervuiling, mariene-omgeving door Els Knaeps
Plastic in het mariene-milieu, een wijdverspreid probleem
Wist u dat ongeveer 50% van al het plastic materiaal slechts één keer wordt gebruikt en vervolgens wordt weggegooid? Van zodra we het wegwerpen, wordt het afval en helaas is plastic een materiaal dat slechts langzaam degradeert. In een van onze eerdere verhalen 'Plastic puin! Tijd om het tij te keren ... ' legde collega-onderzoeker Lisa Devriese van het Vlaams Instituut voor de Zee (VLIZ, vliz.be) ons al uit dat het meeste plastic zwerfafval in onze rivieren, zeeën en oceanen terecht komt. Plastic vervuiling is met andere woorden een wijdverspreid probleem dat ons mariene- en kustmilieu schaadt/treft.
Remote sensing ter ondersteuning van traditionele selectiemethoden
Naast deze algemene cijfers en waarheden, is het ook een feit dat we te weinig weten over de distributie/verspreiding, soorten, hoeveelheden en bronnen van marien plastic puin. Satellieten, drones en camera's kunnen hierin een belangrijke rol vervullen:
- gestandaardiseerde objectieve metingen aanbieden
- grotere gebieden bestrijken tegen lagere operationele kosten
- een belangrijke aanvulling op meetcampagnes per boot
Mariene plastics worden nu voornamelijk gemonitord door visuele waarneming van op schepen met behulp van planktonnetten, of ze worden geschat op basis van plastics die worden ingenomen door organismen in het marine milieu. Remote sensing geeft ons nieuwe mogelijkheden en inzichten om deze monitoringinspanningen te upgraden en te ondersteunen met als ultieme doel plasticvervuiling grondig aan te pakken.
Op zoek naar de beste sensor
Satellieten, drones en camera's of sensoren kunnen op vele manieren gebruikt worden om plastics te detecteren en te karakteriseren. Camera's of sensoren worden bijvoorbeeld al gebruikt bij plasticsortering in de industrie. Hier is het sorteren vaak gebaseerd op het typische spectrale signaal van plastic.
Om de aanwezigheid van typische spectrale kenmerken in plastic te bevestigen, hebben we verschillende soorten plastic gemeten met een spectrometer in het lab. Het is duidelijk dat ze er in het zichtbare spectrale bereik (380-740nm) allemaal anders uitzien, wat resulteert in de verschillende kleuren die we ook kunnen waarnemen met ons oog. In het korte golf infrarode gebied (SWIR: 1000-3000 nm) kunnen verschillende pieken en dalen worden waargenomen die in industriële sortering worden gebruikt om kunststoffen van andere materialen te onderscheiden en het type plastic te identificeren.
Het wordt echter ingewikkelder wanneer het plastic in water wordt ondergedompeld. Het water absorbeert het licht van de zon in SWIR. Het reflectantiesignaal van het plastic in het SWIR wordt bijna volledig gemaskeerd door het water. De eerste stap is dus het identificeren van de grenzen van de spectrale benaderingen. Op welke diepte verdwijnt het signaal? Wat als het plastic nat is? Wat is de invloed van sedimenten in het water? Verdwijnt het volledige SWIR-signaal of zijn er golflengte regio's die we nog kunnen gebruiken?
We proberen deze vragen te beantwoorden door diverse experimenten en tests uit te voeren in een gecontroleerde omgeving. Dankzij deze vaststellingen zullen we in staat zijn om de beste sensor/camera voor mariene macroplastics detectie te identificeren.
Het simuleren van echte mariene-omstandigheden - Een recent experiment
De zoektocht naar de perfecte opzet/setting voor ons experiment begon met een watertank bij het Waterbouwkundig labo in Antwerpen. De tank is gebouwd om verschillende soorten instrumenten, zoals turbiditeitsmeters, te testen, en maakte het mogelijk om de instrumenten in het water onder te dompelen en sedimenten in suspensie te houden. Voor ons experiment hebben we bovenop de tank een geheel nieuwe constructie toegevoegd én de tank in zwarte doek omgeven. Op de nieuwe constructie bovenop de tank kunnen verschillende sensoren en verlichting bevestigd worden. Er kunnen ook verschillende soorten plastic in het water ondergedompeld worden. Deze nieuwe setting was perfect om ons experiment te starten.
In de tank werden verschillende soorten plastic toegevoegd, zoals touw, plastic zakken en plastic flessen. Ook werd er slib uit de dokken van Antwerpen toegevoegd en in suspensie gebracht tijdens het uitvoeren van onze metingen. De troebelheid van het water werd gemeten met een turbiditeitssmeter in de tank en we namen waterstalen die geanalyseerd werden om de zwevende sedimentconcentratie vast te stellen.
Ik licht graag een tipje van de sluier op van de resultaten van de oranje placemat hierboven. De placemat werd gemeten met de ASD spectrometer boven het wateroppervlak en vervolgens op verschillende dieptes in de tank ondergedompeld.
De oranje curve in de figuur hieronder toont de reflectantie van de droge placemat en is hetzelfde als hierboven weergegeven. De grijze curve toont de reflectantie van de placemat wanneer deze ondergedompeld is op 2,5cm. Het is duidelijk dat het water het licht absorbeert in de SWIR, maar op golflengten kleiner dan 1100 nm is er een duidelijk signaal van het plastic materiaal.
Er worden nu meer metingen uitgevoerd met natte plastics, met verschillende soorten palstics, met verschillende troebelheid, ondergedompeld op verschillende diepten. We hopen deze resultaten snel te delen in een wetenschappelijke publicatie!
Wilt u op de hoogte blijven van het experiment of macroplastic detectie onderzoek in het algemeen, aarzel dan niet om contact met ons op te nemen.
---------------
Dit project wordt gefinancierd door het Horizon 2020-programma ATTRACT van de Europese Unie. Het project heeft tot doel de Europese economie te helpen vernieuwen en het leven van mensen te verbeteren door producten, diensten, bedrijven en banen te creëren. Klik hier voor meer informatie, waaronder een video waarin Els Knaeps, projectmanager, het doel in 60 seconden uitlegt.
