Een alternatieve methode is drukmeting in een gesloten systeem, de zogenaamde manometrische respirometrie. Dit principe wordt toegepast in sensorsystemen van Velp Scientifica, die in plaats van directe meting van de zuurstofconcentratie in de vloeistof op basis van de daling van de gasdruk in een afgesloten fles het biochemisch zuurstofverbruik bepalen. Hierbij wordt het watermonster in een speciale fles gedaan, die hermetisch is afgesloten met de sensorkop. Onder continu roeren breken de aanwezige aerobe bacteriën de organische verbindingen af, waarvoor zij de opgeloste zuurstof verbruiken. Hierbij produceren zij koolstofdioxide, dat wordt geabsorbeerd door KOH, dat zich in een bakje onder de sensor bevindt. Omdat er zuurstof verdwijnt en de geproduceerde koolstofdioxide direct chemisch wordt gebonden, daalt de gasdruk in de fles. De elektronische druktransducer in de sensorkop meet deze drukdaling, die evenredig is met de hoeveelheid geconsumeerde zuurstof.

Voor het project in Ethiopië, waar de laboratoriuminfrastructuur veel minder goed ontwikkeld is dan in Nederland, lag de keuze voor manometrische respirometrie voor de hand. “Dat heeft alles te maken met de robuustheid van het systeem en de lagere foutgevoeligheid onder uitdagende omstandigheden. Deze methode is op de eerste plaats minder gevoelig voor temperatuurschommelingen buiten de incubator. De meting gebeurt volledig binnenin de gecontroleerde omgeving; bij de optische methode haal je de flessen na vijf dagen uit de incubator en voer je de meting uit in het laboratorium, waar de temperatuur veel hoger kan zijn dan 20 °C, wat consequenties heeft voor de oplosbaarheid van de zuurstof en de betrouwbaarheid van de meting. Een ander voordeel is dat de sensorkoppen werken op een interne batterij, zodat in geval van stroomuitval de drukmeting en opslag in het ingebouwde geheugen gewoon doorgaan. Tenslotte is het meetprotocol eenvoudiger uit te voeren. De optische methode vereist nauwkeurig pipetteren, complexe verdunningsreeksen berekenen en foutloos kalibreren van de optische sonde op dag 0 en dag 5. Bij de Velp is de kans op fouten bij het gieten van het juiste volume in de fles, KOH in het dopje doen en de sensorkop op de fles schroeven een stuk kleiner”, aldus Maarten.

Waar je in Nederland de sensorsystemen van Velp Scientifica, nadat je ze hebt besteld bij Salm en Kipp, bij wijze van spreken de volgende dag al in je lab kunt hebben draaien, ging daar voor het project in Ethiopië aanmerkelijk meer tijd overheen. “Het bestellen en het verschepen van de apparatuur heeft alles bij elkaar een jaar geduurd. Alleen al bij de douane heeft de container met spullen voor het laboratorium (naast de BOD-systemen ook pH-meters, EC-meters, colorimetrische apparatuur) ruim een half jaar gestaan. Dat heeft alles te maken met de aard van de zending: voor de importeur, het Ministerie van Water en Energie, allemaal onbekende dingen. Daarnaast moeten er nog enkele andere ministeries toestemming geven, met als kers op de taart een handtekening van de betreffende minister. Een enorme bureaucratische rompslomp”, verzucht Maarten.

Het project werd uitgevoerd in samenwerking met de Rift Valley Lakes Basin Administration Office, het waterschap dat die regio, een gebied van duizenden vierkante kilometers, beheert. Logische plek voor het opzetten van het laboratorium was het waterschapskantoor in Hawassa, een stad ter grootte van Arnhem op een kleine 150 kilometer afstand van het Ziway-meer, waar het gros van de BOD-monsters werd genomen. Redelijk dichtbij voor Ethiopische begrippen.

Het waterschapskantoor is gevestigd in een oud pension. De keuken is omgebouwd tot laboratorium. “Toen wij het lab voor de eerste keer zagen schrokken we wel een beetje. Het laboratorium was jarenlang niet gebruikt en was erg vuil. De afzuigkappen van de keuken zaten er nog in. Bovenin zaten ramen die open stonden en niet dicht konden. Houten kastjes, die deels uit elkaar hingen, waren het enige meubilair waarin we spullen kwijt konden. We hebben alles grondig schoongemaakt, de kastjes leeggemaakt en opgeknapt, zodat we daar de apparatuur in konden opslaan. Ook is de incubator geplaatst en een PC, die via Bluetooth in verbinding staat met de sensor in de incubator en zo de meetgegevens binnenhaalt voor verdere verwerking. Na het testen van de meetopstelling op een correcte werking konden de metingen beginnen”, vertelt Maarten.

Hoe robuust de methode ook is, de praktijk werkte niet echt mee om grote series betrouwbare metingen te verkrijgen. “Dat hangt in de eerste plaats samen met de onbetrouwbare stroomvoorziening in Ethiopië. Met drie, vier keer per dag stroomuitval, die soms wel uren kan duren, is het zonder backup niet te doen om de temperatuur in de incubator gedurende de incubatietijd van tenminste vijf dagen constant op 20 °C te houden. Die backup was wel geregeld voor de sensor (middels een geïntegreerde batterij) en de PC (middels een UPS, ook een soort batterij), maar niet voor de incubator, die veel meer stroom trekt. Ook de UPS van de PC hield het na een uurtje voor gezien, waarna de PC zich uitschakelde. Dit had ter plekke kunnen worden opgelost door het waterschap door voor deze opstelling een installatie met zonnepanelen te regelen. Maar dat is niet eenvoudig: geld en middelen ontbreken, en als hiervoor niet in het project is begroot, kunnen wij daarin ook weinig betekenen”, illustreert Maarten de voor veel ontwikkelingsprojecten kenmerkende spagaat tussen willen en kunnen.

Afgezien van de omstandigheden in het lab was het ook steeds de vraag of de monsters wel tijdig het lab bereikten. “Streeftijd was binnen een dag, maar in de praktijk werd dat vaak twee of drie dagen. Daardoor had de koelbox met ijs ook niet het beoogde effect, en bleven de monsters niet onder de 20 °C. Dat kan je moeilijk als een verwijt opvoeren als je je verdiept in de omstandigheden waarin deze mensen moeten werken. Ze hebben beperkt beschikking over een auto om monsters op te halen en de afstanden zijn te groot om bemonstering van verschillende locaties in een dag af te kunnen ronden. Nog zo’n probleem waar je in Nederland eigenlijk niet bij stilstaat”, stelt Maarten.

“En”, vervolgt hij, “vergis je ook niet in de arbeidsomstandigheden van het labpersoneel. Het inkomen is laag en dat brengt ook risico’s mee ten aanzien van de continuïteit. Zo ging een van de medewerkers die we hadden opgeleid na een half jaar weg omdat hij, mede door die certificaten, een betere baan kon krijgen.”