Forside > Prosjekteksempler > Miljø > Miljø_BiotaTools
Miljø

Skjell som sensorer i miljøovervåkning

BiotaTools AS har utviklet en ny generasjon biosensorer for sanntids miljøovervåkning i vann.

De nyutviklede biosensorene følger helsetilstanden til levende dyr i sann tid. Helsen er definert ved vekst, reproduksjon og energiomsetning. Biosensorene er beregnet på vannfiltrerende organismer og kan benyttes med skjell som sensor, i deres naturlige miljø.

Den ene sensoren på bildet lenger ned i artikkelen, er en Laser Doppler hastighetsmåler (LDV) og måler tre ting samtidig: Vannstrømmen gjennom organismen, antall partikler og størrelsen på partiklene. Målingene skjer i krysningspunktet av to laserstråler som er plassert rett foran utstrømningspunktet fra skjellet, og måler hvor  mye som filtreres ut som mat. Den andre sensoren på bildet er en laser avstandsmåler som er meget nøyaktig på korte avstander. Den benyttes til måling av åpningsgraden på skjellet, og vekst.

- Det har hittil ikke vært mulig å utføre disse målingene samtidig - med ett og samme instrument, sier daglig leder og prosjektansvarlig i BiotaTools AS, Odd Ketil Andersen. Han legger til at tilsvarende målinger hittil har krevet stort og tungt utstyr som det ikke er rasjonelt å benytte i overvåkning av miljøet.

I forsøkene har BiotaTools målt effekten på skjell under ulike miljøforhold og som blir eksponert for ulike grader av olje i sjøvann. Målet har vært å registrere den naturlige variasjonen i spiseatferd, vekst og oksygenforbruk, samt endringene som skjer ved forurensninger. Blåskjell og haneskjell har vært benyttet til å studere energiopptaket i form av alger i vannet som filtreres i gjellene, og spises. I målingene beregnes differansen mellom mengde partikler inn og ut av skjellet. Differansen representerer næringsopptaket.

Sensorene kan også observere når skjellene gyter, noe som gir kunnskap om i hvilken grad skjellene følger en naturlig livssyklus.

I målingene er det tatt høyde for naturlige sesongmessige variasjoner i skjellenes responser.

Utviklingen av første generasjon biosensorer kom for ca. 25 år siden. To av disse, hjerterate og åpne/lukke-frekvens hos skjell, har vært benyttet regelmessig siden. Begge metodene er følsomme for endringer i vannkvalitet, men sier lite om dyrenes helsetilstand.

Oljeselskapene er pålagt å kartlegge potensial for miljøskade fra kjemikalier og utslipp i en miljørisikovurdering hvor relevante dyr testes for eventuelle miljøskadelige effekter. Her benyttes studier på energiomsetning, vekst og reproduksjon/livssyklus. Den pålagte miljøovervåkningen skal dokumentere at selskapene har tatt tilstrekkelig hensyn til mulige miljøskadelige effekter i sine operasjoner, men miljøovervåkningen benytter helt andre metoder enn de i miljørisikoanalysen.  

- De nye 3dje generasjons biosensorene benytter de samme metodene i miljøovervåkningen som i miljørisikovurderingens laboratoriestudier, og gir et helt nytt nivå på den biologiske informasjonen fra miljøovervåkningen, forklarer Andersen. Informasjonen om eventuelle endringer i miljøtilstanden kan selskapene få direkte inn på sine kontorer. 

Blåskjell som overvåkes med to biosensorer. Den ene er en LDV som måler i skjæringspunktet mellom de to laserstrålene. Den andre er en laser avstandsmåler i lyspunktet på det hvite området av skjellet. (Foto: BiotaTools AS)

Hovedutfordringen i utviklingsarbeidet har vært å utvikle et sett av metoder for miljøovervåkning likt det som benyttes i miljørisikovurderingene. En annen utfordring har vært å vise at sensorene har en relevant følsomhet til det de skal måle og at de gir respons på forurensning som er lik de mer indirekte metodene som er anvendt i laboratorieforsøk.

- Resultatene av målingen tyder på at skjellene reduserer energiopptak når de blir eksponert for olje, men at en stor grad av denne reduksjonen skyldes økt tid der skjellet er lukket, eller er åpne og ikke filtrerer sier Andersen.  Skjellenes åpningsgrad har tidligere blitt brukt til å estimere filtreringsrate, men de nye resultatene indikerer at åpningsgraden ikke gir tilstrekkelig informasjon.

Foruten SkatteFUNN-støtte, har prosjektet vært støttet av Regionale Forskningsfond Vestlandet, Statoil og ConocoPhillips.

En Nærings-phd har vært knyttet til prosjektet, og er nå i ferd med å avslutte sitt doktorgradsarbeid.

BiotaTools er klare for å ta steget videre: - Dersom vi får samlet interesserte partnere, kommer vi til å utforme en offshore pilotversjon av biosensor-systemet, avslutter Andersen.

Skrevet av:
Eva Elisabeth Haugen / Forskningsrådet
Publisert: 26.09.2014