Sensor meet fijnstof op bouwplaats
In samenwerking met bouwbedrijven werkt TNO aan een sensor waarmee in realtime en met hoge resolutie in de tijd de concentratie kristallijn silica (fijn stof) kan worden vastgesteld waaraan medewerkers worden blootgesteld. Fijn stof komt onder meer vrij bij het gebruik van (hand)gereedschappen om steenachtige materialen te bewerken. Het eerste prototype van de sensor is met bouwbedrijf Mateboer Groep B.V uitgetest op een bouwplaats.
Tekst: ing. Frank de Groot en TNO
Beeld: TNO
Bouwstof kan uit allerlei componenten bestaan, waaronder kristallijn silica. Kristallijn silica is heel fijn stof, dat niet of nauwelijks te zien is. Het bestaat uit hele kleine onoplosbare stofdeeltjes die diep in de longen terechtkomen en de beroepsziekte silicose en longkanker kunnen veroorzaken. Kristallijn silica komt vrij bij het bewerken van kwartshoudende materialen, zoals kalkzandsteen, gasbetonblokken en de meeste natuurlijke gesteenten. Hoewel er al veel bekend is over hoe blootstelling aan stof in de bouw beheerst kan worden, gebeurt dit in de praktijk nog lang niet altijd voldoende.
“Een bouwplaats is een dynamische werkomgeving en veel werkzaamheden zijn incidenteel en ad hoc. Dat op bouwplaatsen veel onderaannemers actief zijn, maakt de beheersing van stof ook niet makkelijker. Met de huidige meetmethoden, die een gemiddelde blootstelling over een meetdag geven, is het lastig een verband te vinden tussen blootstelling en bronnen. Iets wat voor een goede beheersing van de blootstelling in dergelijke dynamische omgevingen, wel noodzakelijk is”, vertelt TNO’er Maaike le Feber.
Realtime concentratie meten
De huidige meetmethoden zijn gebaseerd op het nemen van monsters gevolgd door analyse in een laboratorium. Hierdoor weet je pas lang nadat de werkzaamheden verricht zijn, wat de blootstelling was en loop je dus achter de feiten aan. Bovendien geeft deze manier van meten slechts een beperkt beeld en geen informatie over actuele blootstelling gedurende de dag en eventuele pieken in blootstelling.
“Met behulp van sensoren en digitalisering werken we bij TNO aan tools waarmee het in realtime mogelijk wordt blootstelling vast te stellen in tijd en plaats”, aldus Le Feber. “Dit geeft beter inzicht in waar en wanneer blootstellingen plaatsvinden, op het moment dat je er nog wat aan kunt doen. Een stap van reactief naar proactief dus. Een voorbeeld hiervan is de portable sensor die Arjen Boersma met zijn team binnen TNO heeft ontwikkeld waarmee we in realtime de samenstelling van het stof kunnen bepalen. We focussen ons nu eerst op het bepalen van de kristallijn silicaconcentratie in bouwstof, maar ook andere stoffen zijn te meten met deze sensor.”
Om het realtime karakter tot uitdrukking te brengen is de data-infrastructuur EXCITE opgezet, waarmee de gemeten data direct omgezet kan worden in feedback via een app.
TNO heeft een draagbaar instrument ontwikkeld dat door middel van optische spectrocopie de stofsamenstelling bepaalt. Het instrument meet de stofsamenstelling continu en detecteert een specifiek component of de volledige samenstelling van het stof.
VOHA
De ontwikkeling van de portable kristallijn silicasensor past goed binnen TNO’s toekomstbeeld VOHA (Virtual Occupational Hygiene Assistent). Met een flexibel en modulair systeem van sensoren meet en verzamelt VOHA verschillende soorten blootstellingsdata, zoals fijnstof, vluchtige organische stoffen en niet-chemische blootstellingen zoals temperatuur en geluid. De realtime gegevens van VOHA geven een waardevol inzicht in en een overzicht van de huidige blootstellingen. Op basis van gedetailleerde informatie over de blootstelling kunnen gedrag en werkprocessen worden bijgestuurd. VOHA kan de gebruiker ook automatisch informeren en waarschuwen als bepaalde niveaus worden overschreden.
Preventieve maatregelen, zoals ventilatiesystemen, kunnen automatisch worden geactiveerd. Gegevens kunnen worden opgeslagen in rapporten en paspoorten. Op basis van deze gegevens kunnen nieuwe modellen worden ontwikkeld om toekomstige ongezonde werkplekken te voorspellen.
Samenwerking Mateboer
“De werking van de portable kristallijn silicasensor hebben we bij Mateboer Groep BV, één van onze klankbordgroepleden, gedemonstreerd. Nadat je een instrument in het lab ontwikkeld hebt, is het belangrijk om te testen of het ook werkt in de praktijk. Het testen van de werking hebben we gecombineerd met het testen welk soort feedback gewenst is”, zegt Le Feber.
“Bij de Mateboer Groep hebben we het welzijn van onze medewerkers zeer hoog in het vaandel staan. Stof is voor de meeste mensen en ook voor Mateboer een item dat aandacht heeft en behoeft. We willen als bedrijf graag meer weten over wat de verschillende stoffen in de bouw inhouden qua gezondheid. Daarom hebben we met veel plezier meegewerkt”, benadrukt Jan Heite van Mateboer. “Tijdens de testdag is bij een aantal werkzaamheden – onder andere frezen in vloer/wand, boren en vegen – de kristallijn silicaconcentratie gemeten. Het was een leuke en leerzame dag die wat mij betreft verbluffende waardes opleverde.”
“Opvallend was bijvoorbeeld ook hoe zeer de waardes stegen wanneer er op een verdieping lager geboord werd. Dat is iets waar je tijdens werkzaamheden niet bij stilstaat. Daarnaast is het mooi om tijdens de klankbordgroep bijeenkomsten te zien dat we een gezamenlijk doel nastreven als het gaat om het herkennen van risico’s waarbij de gezondheid van mensen centraal staat en er stappen gemaakt worden”, zegt Heite.“Ook voor ons is de samenwerking met de klankbordgroep en de testen bij Mateboer van enorme waarde. We willen graag dat onze sensor past bij de wensen van bedrijven, daar doen we het voor”, stelt Le Feber.
Portable sensor
“Een sensor als deze maakt stofconcentraties inzichtelijk en dat kan helpen bewustzijn te creëren. Maar daarmee ben je er nog niet. Met de opgedane kennis moet vervolgens wel wat gebeuren. Het werk stopt niet bij het zichtbaar maken van het probleem; we helpen de sector ook graag verder met het oplossen van het probleem. Het is in ieder geval goed om te merken dat bedrijven het probleem erkennen en toe willen naar een gezondere werkomgeving”, vindt Le Feber.
Op dit moment heeft de portable sensor de grootte van een schoenendoos. “We gaan werken aan de miniaturisering van de sensor tot een draagbare variant. We verwachten in 2022 een draagbaar prototype te hebben. Daarnaast werken we verder aan de interpretatie van de gemeten data en de feedback die we aan gebruikers kunnen teruggeven. Belangrijke uitdagingen daarbij zijn het koppelen van blootstellingsgegevens aan activiteiten (wat veroorzaakt blootstelling en waar moet je dus op ingrijpen) en het onzichtbare zichtbaar maken (hoe verschillen de concentraties bouwstof en kristallijn silica over de bouwplaats en over de tijd)”, legt Le Feber uit. “Wanneer deze tool verder doorontwikkeld wordt en er een draagbare variant beschikbaar is, zijn we zeker voornemens om deze te gaan gebruiken”, vult Jan Heite aan.
