Indsendt af
DHI
Resumé
Naturressourcer som rent vand, sunde floder, søer og fjorde, dyrkbar jord, og fiskebestande er grundlæggende for vores livskvalitet og for at opretholde en bæredygtig vækst. Strategier, der sikrer tilstrækkeligt vand og af den rette kvalitet for landbrug, fiskeri, biodiversitet, energi, også under klimaforandringerne, kræver nye metoder til at sikre effektiv anvendelse og overvågning af disse ressourcer.
Trådløse internettjenester og mobiltelefon-teknologi har allerede haft en enorm social betydning og har affødt en bred vifte af nye industrier og tjenesteydelser.
Anvendelse af nye intelligente sensor arrays giver nye værktøjer til at studere miljøet. Ved at koble dem med digital infrastruktur og nye beslutningsværktøjer vil den næste generation af vand- og miljøteknologier forbedre ressourceeffektivitet og bæredygtighed i landbrug og samtidig fremme miljøbeskyttelse og robusthed over for klimaændringer.
Udfordring og muligheder
Det er en enorm udfordring at opnå en mere bæredygtig anvendelse af de globale ressourcer, herunder for eksempel at levere nok vand af tilstrækkelig kvalitet til at opfylde kravene for menneskers sundhed og for produktionen af fødevarer og foder, og samtidig beskytte den rekreative værdi og vores vandmiljøs økologiske sundhed. Med stigende produktion og forbrug følger alt andet lige en stigning i mængden af affald og efterspørgslen efter vand og andre råvarer, samtidig med at presset øges på økosystemer, biodiversitet og naturressourcer ligesom på agerjord, biomasse og vand.
Landbrug og husdyrbrug vil fortsat være en vigtig kilde til både drivhusgasemissioner og pesticider samt tab af næringsstoffer til jord og vandmiljø. Vandrammedirektivet (VRD) og miljølovgivningen udfordrer os til at udvikle nye metoder og værktøjer til en bæredygtig integreret brug af vandressourcer og vores vandmiljø. At dette kræver udvikling af ny miljø-og ressource-effektiv teknologi er anerkendt både i Danmark (FORSK2020) og i EU (Horizon2020) hvor ressourceeffektivitet er et flagskibsinitiativ.
Vores biler, kontorer og boliger bliver i stigende grad instrumenteret med intelligente enheder, der ofte omtales som ”pervasive sensing”. Den nuværende generation af smarttelefoner omfatter en række forskellige sensorer og trådløse grænseflader via Bluetooth, WiFi osv.
Der er et enormt potentiale i at skabe værdi i en bred vifte af miljøteknologiske applikationer. Som kontrast er både vores forståelse af miljøvidenskab og vores evne til effektivt at forvalte vores ressourcer og miljø stærk begrænset af manglen på data, herunder begrænsning i hyppighed og rumlig fordeling af information.
Muligheden ligger i at udvikle nye og billige sensorteknologier, indsætte dem i naturen og dermed skabe en ny generation af miljøteknologi. Disse nye sensorer og infrastrukturer vil give intelligente beslutningsprocesplatforme, der skal omdannes til en mere effektiv forvaltning af ressourcerne, når de kombineres med nye observationsplatforme som ubemandede luftfartøjer og fjernmålingsplatforme og integreres med deterministiske modelværktøjer.
Målsætning
Det overordnede mål er at udvikle et nyt paradigme for miljøteknologi, som understøtter og fremme udvikling af et bæredygtigt landbrug i kombination med en adaptiv miljøforvaltning af åer, søer og fjorde og grundvandssystemer baseret på intelligente online-sensorer. Disse nye sensorer vil give os mulighed for at overvåge mængden og kvaliteten af vand til landbrug, vandforsyning, miljøbeskyttelse og derefter udnytte disse nye oplysninger til at forvalte landbrug samt miljø "on-line" i takt med, at nye data kommer ind.
Ny og bedre information om den aktuelle tilstand af miljøet, indsamlet ved hjælp af trådløse teknologier, giver en ny generation af robuste, trådløse turn-key miljøteknologier. Sammen med jordobservations-målinger skal disse data omdannes til bæredygtig og ressourceeffektiv forvaltning ved at knytte dem til deterministiske modeller og intelligente planlægningsværktøjer.
Forslaget fokuserer på beslutningsstøtte mod et bæredygtigt og ressourceeffektivt landbrug, men konceptet kan udvides til en række vigtige sektorer, herunder vandforsyning, miljø samt katastrofehåndtering og klimatilpasning også på globalt plan.
Innovationsbehov
- Udvikling af nye miljømæssige sensorer, der måler vandmængde og vandkvalitet for flere variabler (især pesticider, nitrat, fosfat) på samme sted ved høje datahastigheder og nøjagtighed
- Udvikling og implementering i nyudviklede eller ”off-the-shelf” sensorer fordelt på trådløse sensor netværk
- Udvikling og implementering af nyeste generation af europæiske og internationale satellitmålinger og nye ubemandede luftbårne platforme til overvågning
- Udvikling af nye tjenester baseret på intelligente beslutningsstøtte værktøjer, der forbinder flere sensorer og telemåling til pålideligt at forudsige, evaluere og optimere beslutninger indenfor landbrug og miljø.
- Demonstration (test-bed) sites til at evaluere disse teknologier og præsentere en kombination af effektiv forvaltning af næringsstoffer i miljøet, beskyttelse af grundvandet og beskyttelse mod oversvømmelse samtidig med et bæredygtigt og ressourceeffektivt landbrug.
De danske forudsætninger
Danmark er en landbrugs nation og samtidig en global leder indenfor miljøteknologi og har en stærk og velorganiseret it-infrastruktur. Dertil har Danmark et stærkt miljø indenfor udvikling og anvendelse af deterministiske simuleringsmodeller og satellit-baserede ydelser. Relevante partnerskaber:
- Virksomheder (herunder ikke mindst SMV’ere) med ”off-the-shelf” og nyligt udviklede sensorer
- Danske universiteter og GTS institutter som udvikler sensorer (RUC, TI,)
- DTU og DTU Space satellitmåling og luftbårne platforme
- Alexandra-instituttet for it-infrastruktur og løsninger
- Landbrug, Naturstyrelsen og DMU som slutbrugere
- Videnhjemtagning fra udenlandske forskningsgrupper som University of Florida, University of Sheffield, der udvikler og udbreder mikro-sensorer
Effekter og potentialer
Naturressourcer understøtter vores økonomi og vores livskvalitet. Øget ressourceeffektivitet er nøglen til at sikre vækst og beskæftigelse i Europa. Der er et enormt potentiale for værdiskabelse gennem udvikling og integration af nye miljøløsninger baseret på IKT i mange områder lige fra landbrugsproduktion til vand og miljøforvaltning. Der ønskes et økonomisk og miljømæssigt bæredygtigt og fremtidssikret landbrugserhverv med nye afbalancerede løsninger, så landbruget fremadrettet understøtter en grøn omstilling med vækst og samtidig styrker natur-, vandmiljø- og klimaindsatsen (regeringsgrundlaget, 2011).