Bernhard Wehrli (BW): Sono arrivato a Kastanienbaum come chimico verso la fine degli anni Ottanta. I fisici avevano strumenti oceanografici, uscivano sul lago, calavano le sonde e la sera avevano decine di migliaia di punti dati. Noi chimici preparavamo le apparecchiature, prelevavamo i campioni, digitavamo i dati in fogli di calcolo Excel e ci ritrovavamo con 10-20 letture. Questo mi frustrava (e mi rendeva un po' invidioso). Mi sono ispirato scientificamente agli elettrodi ionoselettivi di Werner Simon: "Potremmo usarli per misurare direttamente ammonio, pH e nitrato". Negli anni '90, con lo scienziato Beat Müller e il tecnico Christian Dinkel, costruimmo le prime soluzioni sommergibili, ma molto era fatto a mano. In seguito, con il "Centro di competenza Ambiente e sostenibilità" del settore ETH e le discussioni sull'IoT, i nostri colleghi si sono entusiasmati per le loro reti di sensori, ad esempio in montagna. Ci siamo resi conto che la tecnologia di misurazione sul campo con trasferimento dei dati è fattibile, ma la nostra gestione dei dati è arcaica. Avevamo quindi bisogno di qualcuno che lo mettesse in piedi in modo professionale, preferibilmente presso la sede di Dübendorf, in modo da coinvolgere la comunità, abbandonando i lupi solitari per passare a una rete di team interessati ai sensori. Il laboratorio di particelle del dipartimento di ingegneria è stato un modello: aperto, competente e utilizzabile in tutto l'istituto. Volevamo qualcosa di simile per la tecnologia dei sensori". Carsten Schubert, responsabile del dipartimento Acque di superficie, ha trovato rapidamente altre parti interessate - e ha funzionato.

Christian, lei è stato coinvolto fin dall'inizio: una grande avventura o semplicemente un nuovo lavoro per lei come specialista di sensori?

Christian Ebi (CE): Cercavo qualcosa di professionalmente soddisfacente che combinasse i miei interessi per l'ambiente e l'elettronica. La posizione mi è piaciuta subito, anche per le misure sul campo. Il cambiamento rispetto all'industria è stato entusiasmante e l'atmosfera all'Eawag era molto positiva. Per prima cosa ho dovuto capire cosa ci si aspettava esattamente e tradurre il "linguaggio" dei ricercatori dell'acqua. L'introduzione pratica è avvenuta rapidamente attraverso il lavoro con Francesco Pomati e sulla piattaforma di Greifensee (stabilizzazione del citometro a flusso, integrazione dei dati e trasmissione radio) e, parallelamente, presso l'Urban Water Observatory (UWO) di SWW con Frank Blumensaat (sensori IoT, elettronica a bassa potenza, ecc.). All'UWO le cose sono diventate più wireless e la nostra esperienza con il Cave-Link è valsa oro; nel 2015 l'IoT era ancora agli inizi. I dispositivi erano dotati di schede SIM e la trasmissione dei dati era costosa. Ci sono state molte valutazioni e reti, internamente e soprattutto con i colleghi della tecnologia dei sensori delle università di scienze applicate, che hanno apportato le competenze necessarie per le nostre idee con la radio a bassa energia.

Il Sensorlab è cresciuto costantemente. Martin Breitenstein, un ingegnere dell'automazione, si è unito al team, seguito poi da Ingo Maindorfer, un informatico, perché era necessario recuperare il ritardo in termini di sistemi di test e gestione dei dati. Molti colleghi di altri dipartimenti danno una mano, come Christian Dinkel, Simon Bloem, Alba Gutierrez e Michi Plüss. Tutto ciò corrisponde ancora alla sua visione originale?

BW: Quando sento parlare di gestione dei dati, mi sento quasi vecchio. Vengo dal "mondo molto povero di dati": un'idea intelligente, 10 punti di dati - un documento. Nella scienza degli isotopi al Caltech, a volte bastavano 4-7 punti per ottenere risultati rivoluzionari. Oggi lavoriamo in un mondo ricco di dati: fantastico, ma impegnativo. Mi congratulo con voi per questa espansione.

"Essere sul campo - in montagna, nelle fogne o sul lago - è ciò che rende unico il lavoro all'Eawag". - Christian Ebi

CE: Abbiamo imparato che non sono importanti solo i dati, ma anche l'automazione, il software e la meccatronica. Grazie alle iniziative di Max Maurer, Christoph Ort e di te, Jörg, con le nuove nomine siamo ora su una base molto più ampia. Anche altri dipartimenti stanno contribuendo a questo, ad esempio con Marta Reyes (Eco), James Runnals (Surf) e Christian Förster (IT). Sosteniamo la ricerca nel NEST, per le strutture di prova in sala e sul campo e organizziamo il trasferimento di conoscenze con eventi come sensors@eawag, workshop Python o il corso PEAK sulle moderne reti di misura.

All'inizio non mancavano solo le attrezzature e le competenze in materia di automazione, ma anche lo spazio per il laboratorio. Dove mettere i fumi di saldatura? Come proteggere l'elettronica dalle scariche elettrostatiche?

CE: Dall'anno scorso abbiamo finalmente un laboratorio di elettronica. È molto utile. Naturalmente all'inizio abbiamo improvvisato molto, il che va bene. Ma con l'aumentare delle esigenze, abbiamo esaurito lo spazio a disposizione. Ci siamo quindi distribuiti, anche nel vecchio padiglione, ma durante il periodo di Covid, gli spostamenti tra gli edifici erano limitati; il materiale si spostava di nuovo nell'ufficio - e diventava davvero angusto. Con la ristrutturazione dell'edificio dei laboratori, ci è stato assegnato uno spazio nell'ala C proprio in tempo per il nostro 10° anniversario, con Heinz Singer e Christoph Ort che hanno lavorato duramente per realizzarlo. Da maggio siamo nel nuovo laboratorio: abbiamo una buona illuminazione, pavimenti antistatici e mobili adatti. Ora possiamo anche effettuare la manutenzione di apparecchiature elettroniche di valore, come l'Aquascope, in tutta sicurezza. Questo fa un'enorme differenza in termini di qualità ed efficienza.

10 anni di Sensorlab: quali sono i punti salienti dal suo punto di vista?

CE: La cosa che più mi entusiasma è la combinazione con il lavoro sul campo. Che si tratti di montagne, canalizzazioni o laghi, la combinazione di tecnologia e natura è sempre qualcosa di speciale. Il nostro ruolo è sempre di supporto: le idee per i progetti vengono dai dipartimenti di ricerca. E senza gli altri tecnici e l'officina non funzionerebbe nulla. Ma essere sul campo è ciò che rende unico il lavoro all'Eawag per me. E sono particolarmente belli i momenti in cui si prova una genuina gratitudine, che ti motiva immensamente.

BW: Per me è un punto di forza il fatto che siamo stati in grado di realizzare idee dalla ricerca ambientale e quindi di partecipare ai rapidi sviluppi della tecnologia dei sensori, dell'acquisizione e dell'archiviazione dei dati. Senza il Sensorlab, probabilmente saremmo rimasti indietro.

Jörg Rieckermann (JR): Vorrei citare anche la "Sewer Ball" (alias SQUID). Insieme a un PostDoc del gruppo di Christoph Ort, abbiamo sviluppato un sensore galleggiante per il sistema fognario che misura le variazioni di temperatura e conduttività nell'onda che scorre. SUEZ ha poi sviluppato ulteriormente la piattaforma di sensori open hardware con l'azienda del PostDoc e ora offre servizi in tutto il mondo. Ad esempio, la utilizzano per rilevare le intrusioni di acqua di mare nel sistema fognario, cosa che non avremmo mai pensato. Una vera storia di successo a cui il Sensorlab ha contribuito (vedi anche il video).

Ci sono stati contrattempi o carenze?

CE: Un progetto di collaborazione con i quattro istituti di ricerca nel campo dei sensori è stato in realtà un punto di forza: abbiamo potuto fare molta rete e acquisire conoscenze in altri settori. Ma alla fine è emerso che l'interesse concreto era piuttosto unilaterale e sostenuto solo da alcuni. Sono rimasto un po' deluso dal fatto che lo spirito di cooperazione non è ovviamente così diffuso ovunque come lo è qui.

Spero in una rete "Argo" per l'acqua dolce, con sensori che misurino automaticamente e trasmettano i dati in tutto il mondo". - Bernhard Wehrli

BW: Sì, posso solo confermare gli ostacoli alla collaborazione interdisciplinare. Ho spesso cercato di avviare progetti di collaborazione. È stato bello quando i giovani si sono riuniti: c'era molto entusiasmo. Ma poiché i dirigenti si occupavano prima del proprio gruppo, erano necessari anche i postdoc per sostenere questi progetti. La collaborazione interdisciplinare è impegnativa, costa più di un progetto individuale e spesso produce meno documenti. Ma può essere più originale ed esclusiva ed è proprio a questa forza interdisciplinare che non dobbiamo rinunciare. È il segno distintivo di Eawag.

Cosa succederà nei prossimi 10 anni?

CE: Tra dieci anni saranno certamente ancora necessarie le misurazioni sul campo. Ma le domande potrebbero cambiare, soprattutto in direzione della qualità dell'acqua: forse i sensori biologici diventeranno più importanti per monitorare gli aspetti sanitari dell'acqua. Vorrei anche che diventassimo più sostenibili in termini di hardware: Nel mondo dell'IoT oggi sono necessarie troppe batterie e i sensori in vendita, alcuni dei quali sono troppo economici, sono di scarsa qualità. Abbiamo bisogno di soluzioni più durature e a basso consumo di risorse.

JR: Sì, esattamente: sensori autonomi con raccolta di energia al posto delle batterie. Vedo anche database facili da usare che non solo memorizzano i dati, ma anche le conoscenze ingegneristiche che li accompagnano, in modo che in futuro si possa chiedere direttamente ai dati dove la rete fognaria è al limite della capacità o dove ci sono le maggiori intrusioni di acque sotterranee.

BW:Spero in una rete"Argo" per l'acqua dolce, come quella che l'oceanografia ha avuto per 25 anni - con sensori che misurano e trasmettono automaticamente i dati. È quasi uno scandalo che una simile rete di monitoraggio internazionale per fiumi e laghi non venga realizzata per motivi politici, anche se l'ambiente sta cambiando così tanto. Tecnicamente, potrebbe essere facilmente realizzata oggi. L'Eawag dovrebbe ispirare e contribuire alla creazione di questa rete globale per il monitoraggio sostenibile.