Skytteøsters og andre blåskjell overvåker nå sjøvannskvalitet og miljøforringelse mange steder rundt om i verden. I følge det franske selskapet som utviklet programvaren og maskinvaren for å koble disse bløtdyrene til et miljøvarslingssystem, gjør det det med større følsomhet, lengre levetid og til lavere kostnad enn ikke-biologiske systemer.

«Det vi gjør kalles biomonitoring,» fortalte Molluscan-sjef Ludovic Quinault meg nylig på TechFirst-podcasten. «Vi overvåker vannkvaliteten ved hjelp av skalldyr, som østers, blåskjell eller muslinger.

Det er ingen lett oppgave. For å bruke biologiske systemer eller dyr som tidlige detektorer av forurensning, må du vite hva uvanlig atferd er. For å gjenkjenne uvanlig atferd, må du ha en klar forståelse av vanlig atferd. Med andre ord, du trenger i hovedsak å lage en simulering eller digital tvilling av det virkelige dyret og modellere dets normale, sunne oppførsel, og du må bygge et sensorsystem som oppdager og overfører unormal atferd.

Molluscan oppnådde dette takket være mer enn 20 års forskning ved Arcachon marinestasjon ved Universitetet i Bordeaux. Ved å bruke disse dataene utviklet selskapet det det kaller ikke-invasiv radiofrekvensvalvometri, en fancy måte å beskrive sin utrolig sensitive teknologi for å overvåke de små bevegelsene til blåskjell. Hvis disse bevegelsene følger uregelmessige eller unormale mønstre, varsler systemet forskerne om at noe er galt.

Et typisk oppsett inkluderer 16 bløtdyr, hver utstyrt med en liten sensor og et batteri som varer i flere år. Sensorene, som måler dyrenes oppførsel 10 ganger i sekundet, er koblet til en nærliggende elektronisk kontrollboks som samler inn data fra hvert dyr og videresender det til forskere eller teknikere.

16 er minimum antall bløtdyr for å sikre den statistiske påliteligheten til de innhentede signalene.

«Vi bruker veldig lette mikroelektroder, i størrelsesorden et gram utenfor vannet eller noen få tideler av et gram i vannet,» forklarer Mr. Quinault. «Dyrene føler ingenting, og vi måler hver bevegelse deres, dvs. måten de åpner eller lukker på, med svært høy presisjon, ned til mikrometeret.»

En mikrometer er en milliondels meter (en meter er omtrent tre fot). Et menneskehår kan være rundt 50 mikrometer i diameter. Sensorene registrerer derfor bevegelser som er 50 ganger mindre enn bredden på et hårstrå.

Nøyaktigheten til sensorene matches bare av østersen, muslingene og muslingene selv, som både er mer følsomme og langvarige enn tradisjonelle teknologier for prøvetaking av forurensninger i vann.

«Vi testet dem i kunstige, oljeholdige elver for å se hvordan de reagerer ved forskjellige konsentrasjoner,» forklarer Quinault. – Dyrenes følsomhet når det gjelder reaksjon og reaksjonshastighet – og det er et spørsmål om konsentrasjon – er veldig høy og vi kunne oppdage konsentrasjoner som var for lave til å kunne observeres i laboratoriet.

I tillegg har instrumenter basert på kunstig teknologi en tendens til å bli tette i sjøvann etter bare tre uker og må rengjøres. Dette krever et dyrt besøk av en båt og en dykker. Bløtdyrene som brukes av Molluscan, derimot, lever i tre år eller lenger og renser seg selv.

Ifølge Quinault er denne bioovervåkingsløsningen kostnadseffektiv for situasjoner der hyppige kontroller er nødvendig. For eksempel kan oljerigger og petrokjemiske prosessanlegg være pålagt å kontrollere vannkvaliteten daglig.

Et pilotprosjekt utført med TotalEnergies, det store franske energiselskapet, resulterte i årlige besparelser på flere millioner dollar. Løsningen er ikke billigere for sporadiske tester, for eksempel en gang i kvartalet.

Imidlertid kommer de virkelige besparelsene ved å identifisere problemer tidlig før de blir større.

«Hvis du ikke kan se forurensningen, må du rydde opp,» sier Quinault. «Hvilken innvirkning har restaureringen av en elv eller innsjø, og hvilken innvirkning har dette på befolkningens helse?

Han sier det er mye billigere og bedre for miljøet å identifisere problemer umiddelbart og reagere raskt enn å vente til problemene blir større.

Bioovervåking med ekte dyr er ikke Molluscans privilegium. En Singapore-finansiert studie publisert i 2017 undersøkte dyreforsøk for å beskytte mot miljøskader og bioterrorisme og konkluderte med at «dyr kan ikke bare gi tidlig varsling om naturfarer, men også tidlig varsling om samfunnsrisiko som bioterrorisme.»

Følg meg opp Twitter eller LinkedIn. Rådføre nettstedet mitt eller noe av mitt andre arbeid her.