Waterstof- en ammoniak-emissies vroegtijdig detecteren

Elektronische neuzen hebben de afgelopen tien jaar in Delfzijl hun waarde bewezen, want het aantal geurhinderklachten is aanzienlijk gedaald. Met de Safety Deal HyNose kunnen bedrijven de eNoses ook inzetten voor het vroegtijdig detecteren van mogelijke lekkages van waterstof, ammoniak of andere waterstofdragers.

In opdracht van de Omgevingsdienst Groningen zijn er tien jaar geleden verschillende eNoses geplaatst in de omgeving van een productiebedrijf in Delfzijl. Met goed gevolg, zegt directeur Simon Bootsma van de leverancier, Comon Invent. “De afgelopen jaren hebben de elektrische neuzen veel relevante info vergaard over zowel de emissies van het bedrijf als van het industriële gebied. Mede dankzij de inzet van de eNoses is de geurhinder in het gebied verminderd.”

Patroon

ENoses kunnen echter niet alleen worden ingezet voor het detecteren en daarmee voorkomen van geurhinder, ook kunnen de apparaten voor de veiligheid worden benut. Bootsma legt eerst nog even uit wat een eNose is: “Een eNose is een apparaat dat emissies detecteert. Die kunnen het gevolg zijn van een lekkage, maar ook een andere oorzaak hebben. Emissies kunnen bedoeld zijn of onbedoeld!” Inmiddels staan er enkele honderden van deze eNoses in Nederlandse en Vlaamse haven- en industriegebieden opgesteld, waarvan dus een aantal in Delfzijl.

Deep learning

“Wij hebben ons aanvankelijk gericht op geurverschil, wat ons niet onverdienstelijk is afgegaan. De inzet van het netwerk van elektronische neuzen heeft niet alleen in Delfzijl, maar ook in Rotterdam tot aanzienlijk minder geurhinder geleid”, aldus Bootsma. De komende tien jaar, verwacht hij, zal Comon Invent zich ook richten op veiligheid. De eNoses – de hardware – zijn namelijk uitgerust met geavanceerde software, die op basis van deep learning en AI erop is toegespitst om vroegtijdig alarm te slaan in geval van onder meer waterstof- of ammoniaklekkage. Bootsma: “Met behulp van data science konden wij al real-time bronnen bewaken en zien hoe emissies zich verspreiden. Een nieuwe feature is dat wij ook kunnen ‘nowcasten’. Tot twee dagen vooruit kunnen wij voorspellen hoe een pluim zich in de omgeving zal verplaatsen. Daarop kunnen bedrijven en autoriteiten anticiperen met hun risico- en consequentiemanagement.”

Ratjetoe

Bootsma vergelijkt de situatie van een lekkage met het ‘doen van spoorzoekertje’. “Het netwerk van elektronische neuzen probeert een patroon te herkennen, net zoals je een spoor van voetstappen op het strand kunt volgen. Je kunt niet precies herleiden waar de voetstappen vandaan komen en ook niet waar ze naartoe leiden. Wel kan je voorspellen wat de bron en de impact is. Althans, zo zou het in de perfecte wereld werken, maar in de praktijk is er geen leeg strand, maar een bonte mix aan pufjes en signalen.” De kunst is om uit dit ratjetoe aan sporen met de eNoses toch iets te kunnen zeggen over de herkomst en verspreiding, verklaart hij. “Het systeem werkt aan de hand van wiskunde, niet willekeurig, maar volgens de regels van de fysica.” De elektronische neuzen worden in laboratoria getraind met verschillende stoffen. Hoe de eNoses dit registreren, wordt in een fingerprint-bibliotheek opgeslagen. “Deze bevat niet alleen enkelvoudige stoffen, zoals waterstof, ammoniak of methanol, maar ook een heleboel mengsels, waaronder crude oils.”

Nodeloze ontruimingen

Neem een potentiële ammoniakbron, zoals een opslagtank of laadpunt, haalt hij een voorbeeld aan. “De eNoses snuffelen voortdurend en kunnen een trendverandering detecteren in geval van lekkage. Binnen een minuut volgt automatisch een alarm en worden de betrokken operators geïnformeerd dat het alle schijn heeft dat gelekte ammoniak bij hen vandaan komt. Leidt dit tot een incident, dan kunnen veiligheidsregio’s of omgevingsdiensten meteen opschalen.” Iets anders waar elektronische neuzen in de toekomst een nuttige rol kunnen vervullen, heeft te maken met de meetkoppen die raffinaderijen en tankopslagbedrijven op hun terrein hebben staan voor de detectie van specifieke stoffen, zoals koolmonoxide of zwaveldioxide. “Deze instrumenten zijn kruisgevoelig. Ze reageren bijvoorbeeld ook op waterstof. Dat kan vals alarm tot gevolg hebben, waardoor bedrijventerreinen nodeloos moeten worden ontruimd. Met de verwachte toename aan waterstofproductie en -overslag zijn meer ‘pufjes’ waterstof in de lucht niet ondenkbaar. Dat kan tot ongewenste situaties leiden. Het gebruik van eNoses kan dit voorkomen.”

Kennis delen

Sinds kort is er de Safety Deal HyNose, waar Seveso-bedrijven aan kunnen deelnemen. Een Safety Deal is een bovenwettelijk veiligheidsinitiatief van industriële bedrijven die werken met gevaarlijke stoffen of risicovolle processen. “Deze Safety Deal is ter versterking van de omgevingsveiligheid van industriële activiteiten. Per ‘safe zone’ moeten er minstens twee bedrijven aan deelnemen. Er wordt een early warning gegeven wanneer waterstof of een waterstofdrager in de lucht wordt gedetecteerd. Het mooie van de Safety Deal is dat niet alleen early adapters ervan gebruik kunnen maken, maar ook dat de opgedane kennis wordt gedeeld in trainingen en workshops. Zo kunnen wij de algoritmen weer verder testen en doorontwikkelen, met als resultaat een steeds betere detectie. In Rotterdam, Amsterdam en Moerdijk is dit al uit de startblokken geschoten. Ik nodig Seveso-bedrijven uit de noordelijke industriegebieden ook uit hiervoor contact met ons op te nemen, om gezamenlijk aan een veilige toekomst te werken.”