Water meten met je smartphone
Met de camera van je telefoon maak je foto’s en selfies, of je scant een QR-code. Maar er is nog veel meer mee mogelijk. Sterrenkundige Olivier Burggraaff ontwikkelde een opzetstukje waarmee je met je smartphone metingen aan oppervlaktewater kan uitvoeren. Hij promoveert op 13 december.
Een sterrenkundige die promoveert op water meten met je smartphone: hoe zit dat? ’Sterrenkundigen leren van alles over het universum door licht te analyseren. Maar diezelfde technieken kun je ook gebruiken om meer te weten te komen over water op aarde’, vertelt Olivier Burggraaff. 'De camera in je smartphone is niet heel anders dan een professioneel instrument in een satelliet. Wel kleiner en minder gevoelig, maar de techniek werkt hetzelfde.’
ESA en NASA meten met satellieten de samenstelling van natuurlijke wateren op aarde, maar kunnen niet tot op details inzoomen. 'Je kunt natuurlijk een drone met camera over een meer laten vliegen, maar dat is erg arbeidsintensief. Het zou handiger zijn als veel mensen met hun smartphone af en toe metingen kunnen doen.'
Opzetstukje
De sterrenkundige werkte binnen het Europese MONOCLE-project aan het verbeteren van de detectietechnieken met smartphones. Daarnaast wilde hij ervoor zorgen dat iedereen er gebruik van kan maken, ongeacht het type telefoon. Zijn onderzoek bouwt voort op het iSPEX-project, dat startte in 2013. 'Duizenden Nederlanders hebben toen met een speciaal opzetstukje voor hun iPhone fijnstofmetingen in de lucht uitgevoerd', zegt Burggraaff. ’Wij wilden deze citizen science, oftewel wetenschap door burgers, nieuw leven inblazen met een opzetstukje voor watermetingen.’
Regenboog
De sterrenkundige legt uit hoe het werkt. ’Het opzetstukje projecteert een spectrum op de camera van de telefoon, met andere woorden: de kleuren uit het licht worden uit elkaar gehaald, net als bij een regenboog. Op die manier kun je precies meten hoeveel licht van elke kleur – oftewel golflengte – er aanwezig is. Die data combineren we met de polarisatie, dat is de richting waarin de lichtgolven trillen. Samen geeft dat veel informatie over het licht.’
En dus óók over het water. ‘Want als je weet welke golflengten door het water gereflecteerd of geabsorbeerd worden, dan kun je van alles afleiden over wat er in het water zit. Denk aan algen, opgelost organisch materiaal, bepaalde categorieën chemische stoffen, maar ook deeltjes in het water die afkomstig zijn uit de bodem of juist neergeslagen vanuit de lucht.’
Honderden types smartphones
Burggraaff wist de kwaliteit van de smartphonemetingen met een aantal aanpassingen sterk te verbeteren. ‘Zo gebruiken we nu geen JPG’s meer maar onbewerkte RAW-bestanden van de camera’, licht hij toe. ’Daarmee meet je de lichtintensiteit veel nauwkeuriger.’ Naast het verbeteren van de meettechniek werkte hij samen met partner Bright LED Solutions uit Veldhoven aan een opzetstukje dat past op bijna alle smartphones. ‘Of eigenlijk kan dit bedrijf nu voor vrijwel elk type smartphone – en er zijn er honderden – on demand een precies passend plaatje maken. Daarvoor gebruiken ze een automatisch afstelbare gietmal.’
Het prototype van het opzetstukje voor de watermetingen is weliswaar klaar, maar nog niet commercieel verkrijgbaar. Geïnteresseerden kunnen zich inschrijven voor de nieuwsbrief en updates via www.ispex.org. ‘Meer dan bij de oorspronkelijke iSPEX willen we mensen zelf de touwtjes in handen geven’, merkt Burggraaff op. ‘Destijds deden wij alle analyses, maar met de nieuwe iSPEX 2 kunnen mensen zelf bepalen wat ze met de resultaten doen. Woon je bijvoorbeeld aan een riviertje en merk je veranderingen in kleur of geur? Dan kun je zelf meten wat er gebeurt. De app, ontwikkeld door partner DDQ uit Heerlen, geeft hier uitleg over.'
Overlap
Hoe vond de sterrenkundige om zich met zulk ‘aards’ onderzoek bezig te houden? 'Het was even wennen, maar er zit ook veel overlap met sterrenkundig onderzoek. Ik heb collega’s die zoeken naar leven op andere planeten; zij willen ook weten hoe je leven op aarde kunt detecteren. Er komt mogelijk zelfs een instrument op de maan om naar de aarde te kijken. Stel dat onze planeet een exoplaneet zou zijn: kun je dan leven vinden?’ Welke richting Burggraaff na zijn promotie in zal slaan, weet hij nog niet. ‘Ik vond dit interdisciplinaire onderzoek heel leuk om te doen. Er zaten heel veel verschillende aspecten aan, die ik eigenlijk allemaal leuk vond. Dus dat is lastig kiezen.’
Tekst: Diana de Veld