Effecten van Luchtkwaliteit op de Gezondheid in Accommodaties van Schepen: monitoring van omgevingsparameters , risicoanalyse en aanbevelingen

Het ELGAS-project (Effecten van Luchtkwaliteit op de Gezondheid in Accommodaties van Schepen) heeft tot doel de gezondheid van de bemanning te verbeteren door de blootstelling aan omgevingspolluenten in accommodaties continu te monitoren, te evalueren, met een zelf ontworpen risico-index te communiceren, en concrete remediërende acties voor te stellen. De focus ligt op het monitoren van chemische agentia, potentieel aanwezig op binnenschepen en met gekende gezondheidsrisico’s zoals fijn stof of ozon.

De continue opvolging van omgevingspolluenten zal gebeuren door lage-kost sensoren op hyperlokaal niveau in te zetten, waardoor (1) het effect van vaar- en woongedrag (e.g., bepaalde operaties, vaargedrag, koken en eten, roken) op het binnenmilieu en op de bemanning in real-time wordt gevisualiseerd, en (2) het mogelijk wordt om concrete, gevalideerde aanbevelingen te kunnen doen die de binnenluchtkwaliteit verbeteren. Met deze informatie wil het project de gezondheid van de bemanning verbeteren, betrokkenen sensibiliseren, bestaande diensten optimaliseren, nieuwe doelgroepen voor bestaande diensten identificeren, en de transportsector beter bestand maken tegen toegenomen duurzaamheidsvereisten in de transportsector.

De multidisciplinaire samenwerking in ELGAS baseert zich op een quadrupel helix. Hierbij vloeit technologische innovatie voort uit interacties tussen onderwijs (2 partners) & onderzoek (2 deelnemers), ondernemers (10 deelnemers), overheidsgerelateerde organisaties (1 deelnemer) en de burger (2 deelnemers). De risicocommunicatiecyclus die dankzij het ELGAS meetplatform in het werkveld zal worden uitgerold, brengt meerdere doelgroepen samen: (1) binnenvaart en baggersector, (2) toeleveranciers van diensten en producten aan de scheepvaartsector (e.g., aangepast onderhoud, chemische analyses van lucht, medisch advies), (3) bedrijven gespecialiseerd in Internet of Things en Machine Learning, en (4) koepelorganisaties en subsidiegevers. Alle gebruikers kunnen een aspect van de collectieve projectresultaten onmiddellijk in hun werking integreren.

Concrete doelen Via de opgelegde KPI’s zal de quadrupel helix tijdens de uitvoering van het project gestaag blijven groeien (uitbreiding gebruikersgroep met 20; geïnteresseerden naar 50). Via 10 real life case studies zal er naar concrete antwoorden op vragen worden gezocht die gebruikers tijdens het intensieve voorbereidingsproces van het projectvoorstel ons hebben gesteld. Bovendien wil het project een meetplatform uitrollen dat het ELGAS-team in staat stelt om de luchtkwaliteit op 6 schepen simultaan te analyseren. Het platform laat toe om een geautomatiseerde risicocommunicatiecyclus betreffende gezondheidsrisico’s in de accommodaties van schepen te introduceren en bemanning te sensibiliseren.

Verwachte resultaten en impact De brede waaier aan doelgroepen in de quadrupel helix zal via de toegang tot eenvoudig leesbare gezondheidsrisico’s en de leverbaarheden met TRL 7, een substantiële kennissprong maken. De projectresultaten bieden hen mogelijkheden om nieuwe vragen (e.g., suggesties voor toekomstige subsidiemaatregelen) of markten (e.g., aangepaste gasanalyses, nieuwe retrofitdiensten) te exploreren die omwille van de toenemende duurzaamheidsvereisten binnen de transportsector aan belang zullen winnen. Het meetplatform is na afloop van het project onmiddellijk en breed inzetbaar binnen de scheepvaartsector omdat de werking ervan in reële, complexe situaties op zowel binnenwateren als op zee zal worden getest. Bovendien zijn er tal van aspecten van de risicocommunicatiecyclus die door een brede waaier aan doelgroepen voor hun activiteiten bruikbaar zijn. De vergaarde kennis zal in meerdere hogeschoolopleidingen worden opgenomen. De impact van het project is groot omdat onderstaande resultaten zullen worden gerealiseerd:

• Meetplatform bestaande uit 3 onderdelen: De meetdoos integreert de relevante sensoren en meet hiermee meerdere omgevingsparameters. De communicator verbindt meetdoos en visualisator met de Cloud en laat toe om het platform van updates te voorzien. De visualisator verwerkt de metingen aan boord van schepen in real-time en zet deze om in een eenvoudig leesbare luchtkwaliteitsindex (i.e., in termen van goed, matig en slecht). De bemanning kan hiermee direct op momenten met slechte luchtkwaliteit reageren;

• Real life case studies: Het meetplatform zal worden gebruikt om de meest risicovolle momenten of operaties op vaarroutes te identificeren, om gezondheidsrisico’s van verschillende schepen objectief met elkaar te vergelijken, en om concrete adviezen te valideren. De gedocumenteerde cases zullen via een webpagina van de participerende instellingen na afloop van het project beschikbaar blijven;

• Economische impact op bedrijven: De analyse van gezondheidsrisico’s resulteert in de versterking van bestaande en nieuwe diensten binnen de sector van onderhoudswerken, herstellingen en conversies. Het verhoogt de tevredenheid van klanten, die een hoge luchtkwaliteit eisen, omdat garanties over luchtkwaliteit met objectieve, begrijpbare informatie kan worden aangeleverd. En het vergroot de veerkracht van de scheepvaartsector t.o.v. de steeds strenger wordende wetgeving.

Impact van het projectresultaat op onderwijs

Het ELGAS-project heeft voor de Hogere Zeevaartschool meerdere resultaten opgeleverd, met name naar de verwerking van signalen via filters om ruis en uitbijters te onderdrukken. Hierover werd een syllabus geschreven. Ook zijn er algoritmes beschikbaar die de bepaling van polluentconcentraties naar een risico voor gezondheid kunnen omzetten, alsook grafische methoden om dit risico met de metingen te combineren. De projectresultaten zijn beschikbaar voor verder scriptieonderzoek.

In het project werden studenten ingezet om meetcampagnes mee te helpen verwerken. Bovendien werd er via scriptieonderzoek een aantal zijpistes geëxploreerd. Zo heeft 1 student in de periode 2019-2021 een bachelorscriptie geschreven over de binnenluchtkwaliteit in de cabine op de oude RV Belgica. Daarna heeft hij een mobiel meetsysteem in een koffer gebouwd om luchtkwaliteit op een eenvoudige manier in situ te meten. Dit masteronderzoek werd reeds voorbereid door een voorgaand studentenonderzoek. Een andere student heeft in de periode 2020-2022 een bachelorscriptie geschreven over bioaerosolen op schepen en bereidt zijn masterthesis binnen dat onderwerp voor.

• Dewez, Cyril, 2020, Mesure de la pollution de l’air à bord de navires avec le Libelium Plug & Sense Environment PRO, bachelorscriptie
• Van der Borght, Lukas, 2020, Constructie en kalibratie van een toestel voor het meten van de luchtkwaliteit aan boord van zeeschepen, masterscriptie
• Gröger, Arne, 2021, Ventilatiesystemen aan boord van schepen: Een broeihaard voor pathogenen?, bachelorscriptie
• Dewez, Cyril, 2021, Designing a portable and autonomous air pollution measuring instrument, masterscriptie
• Ingels, Jeff, 2021, Luchtkwaliteit aan boord van binnenschepen, bachelorscriptie

Impact op de maatschappij

Het project concentreerde zich op de analyse van de binnenluchtkwaliteit in schepen. Uit de analyses bleek dat de luchtkwaliteit als goed kan worden bestempeld maar dat er korte momenten zijn waar de luchtkwaliteit minder goed is. De luchtkwaliteit bleek in functie van de tijd sterk te fluctueren en wordt onder andere beïnvloed door uitlaatgassen die via het ventilatiesysteem naar binnen worden gezogen. Het ELGAS-project werd door een gebruikersgroep van 10 organisaties (Engine Deck Repair (EDR), Mediport, eu.reca, Kenniscentrum Binnenvaart Vlaanderen (KBV), Vlaamse Waterweg, Jan De Nul, General Bunkering Services (GBS), Genano Benelux, Atmosafe) gespecialiseerd in gezondheid en/of de scheepvaartsector en door 3 organisaties gespecialiseerd in Internet of Things (LCL, AllThingstalk, Telenet). De organisaties hebben kunnen vaststellen dat verbrandingsmotoren aan boord van schepen de binnenluchtkwaliteit beïnvloeden. Eén scheepseigenaar heeft als gevolg van de metingen de deur van de stuurhut aangepast zodat deze beter de polluenten in de buitenlucht kan tegenhouden.

Tijdens het project viel het op dat er tal van bedrijven in de scheepvaartsector actief zijn in het verzamelen van data via sensoren. Schepen kunnen tot meer dan 400 sensoren bevatten die continu worden gemonitord. Deze bedrijven vergaren zeer grote hoeveelheden data. Sommige van deze bedrijven weten niet zo goed hoe deze te verwerken. Het valt ook op dat sommige bedrijven de polluenten in uitlaatgassen willen laten zakken zodat motoren of schepen aan de steeds strenger wordende regelgeving kunnen voldoen. Bovendien willen sommige scheepseigenaars een pioniersrol in de energietransitie van de scheepvaart spelen. Voor hen zijn de binnenluchtkwaliteitsanalyses belangrijk omdat ze een leidraad zijn om hun vloot verder te verbeteren. Zo heeft een organisatie gevraagd om ook na het einde van het ELGAS-project bijkomende metingen uit te voeren.

De gesprekken met tal van bedrijven tijdens het ELGAS-project hebben aangetoond dat de rechtstreekse analyse van uitlaatgassen een grotere economische meerwaarde heeft dan de analyse van binnenluchtkwaliteit op zich. Zo trachten een aantal bedrijven uitlaatgassen met goedkopere sensoren te analyseren, sensoren die ook in het ELGAS-project voor binnenluchtanalyses zijn gebruikt. Hierbij koelen ze eerst de uitlaatgassen, verwijderen ze het condensvocht en verdunnen ze de uitlaatgassen voordat men de polluenten in aanraking brengt met de sensoren. De ervaring die tijdens het ELGAS-project is vergaard, is voor deze bedrijven een meerwaarde. Zo heeft de firma Multronic een onderzoek bij de HZS besteld om de performantie van een sensor voor het meten van SO2 te evalueren.