Der Kampf einer Stadt, ihr Abwasserproblem mit Sensoren zu lösen

Amerikas alternde Abwasserkanäle benötigen Reparaturen in Höhe von 1 Billion US-Dollar, aber Beamte in South Bend, Indiana, haben einen Plan, um sie intelligenter zu machen.





Sound-Bend-Fluss

Lucy Hewett

  • Andreas Zaleski Archivseite
28. April 2021

In der Stadt South Bend, Indiana, fließt Abwasser aus Küchen, Waschbecken, Waschmaschinen und Toiletten der Menschen durch 35 Abwasserleitungen in der Nachbarschaft. An guten Tagen lenkt jeweils kurz vor dem Leitungsende ein vertikales Drosselrohr das Abwasser in ein Fangrohr, das es einer Kläranlage zuführt, in der feste Schadstoffe und Bakterien herausgefiltert werden.

Wie in vielen amerikanischen Städten werden diese Rohre mit Gullys kombiniert – daher der Begriff Mischwasserkanal , ein Design, das in den 1880er Jahren als kostensparende Maßnahme populär wurde. An schlechten Tagen, wenn starke Regenfälle oder Schneeschmelze die Kapazität des Abfangbehälters überfordern, fließt das Abwasser direkt in den St. Joseph River. Das ist aus vielen Gründen schlecht . Bakterien in Fäkalien machen Flüsse unsicher zum Schwimmen oder Bootfahren. Antibiotikaresistente Bakterien aus Krankenhausabfällen werden in die Wildnis entlassen, um sich zu vermehren. Arzneimittel, Pestizide, Kunststoffe, Schwermetalle und Hormone gelangen in das Ökosystem. Am schlimmsten ist vielleicht, dass der Zufluss von nährstoffreichem organischem Abfall das unkontrollierte Algenwachstum anheizen kann. Dies kann Flüsse und Seen mit giftigem Schlamm füllen und die Tierwelt und die Trinkwasserversorgung gefährden.



Das Thema Städte

Diese Geschichte war Teil unserer Ausgabe vom Mai 2021

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Theoretisch ist die Gesetz über sauberes Wasser von 1972 verbot Städten (und anderen Umweltverschmutzern), ihre Abfälle direkt in Flüsse zu leiten. Aber in der Praxis machten sie weiter. Die Environmental Protection Agency schätzt, dass jedes Jahr zwischen 23.000 und 75.000 solcher Überschwemmungsvorfälle in den Vereinigten Staaten stattfinden. Sie sind auch ein großes Problem in Europa, wo jährlich etwa 650.000 stattfinden, die meisten in älteren Städten. Ab Mitte der 1990er Jahre das US-Justizministerium verklagte Städte einschließlich Atlanta, Los Angeles, Honolulu, Boston, Miami, Cincinnati und Toledo im Namen der EPA wegen Verstößen gegen das Clean Water Act. Sie bemühte sich in vielen weiteren Kommunen um Zustimmungsdekrete – in denen lokale Regierungen verbindlichen Bedingungen zustimmen, um härtere Strafen zu verhindern.

In ganz Amerika werden jedes Jahr kombinierte Abwasserkanäle entsorgt 850 Milliarden Gallonen Rohabwasser in Wasserstraßen – etwa die gleiche Menge Wasser, die der Mississippi jährlich in den Golf von Mexiko befördert.



Die EPA hatte die Stadt South Bend jahrelang vor ihrem üblichen Verschmutzungsproblem gewarnt. Im Jahr 2008, dem bisher schlimmsten Jahr für Sturm- und Abwasserüberläufe in diesem Jahrhundert, flossen 2 Milliarden Gallonen unbehandeltes Abwasser am Abfangrohr vorbei in den St. Joseph River.

Im Jahr 2011 schließlich, drei Tage bevor Pete Buttigieg sein Amt als Bürgermeister antrat, zwang die Behörde South Bend zu einem Konsenserlass, der schließlich Kanalsanierungen im Wert von 863 Millionen US-Dollar forderte. Die Rechnung summierte sich mit Finanzierung auf etwa 10.000 US-Dollar pro Einwohner in einer Stadt im Rust Belt, in der das mittlere Haushaltseinkommen unter 40.000 US-Dollar liegt.

Zwei Drittel der 800.000 Meilen von Abwasserkanälen in Amerika sind über 60 Jahre alt; Die Wiederherstellung dieser Rohre könnte mehr als 1 Billion Dollar kosten.



Die Geschichte von South Bends überlasteter Infrastruktur ist leider allzu alltäglich. Im Sommer 2011 waren etwa 250 Meilen östlich eine Million Morgen der Oberfläche des Eriesees, des viertgrößten der Großen Seen der USA und Kanadas, mit einer Algenblüte verursacht durch Mischwasserüberläufe (zusammen mit landwirtschaftlichen und industriellen Abflüssen) aus Toledo, Cleveland und anderen Städten. Die New York Times gemeldet Konzentrationen von Microcystin, einem Lebergift, [im See], die das 1.200-fache der Grenzwerte der Weltgesundheitsorganisation überstiegen und das Trinkwasser von 2,8 Millionen Verbrauchern verunreinigten.

Zwei Drittel der 800.000 Meilen von Abwasserkanälen in Amerika sind über 60 Jahre alt; Laut der American Water Works Association könnte die Wiederherstellung dieser Rohre mehr als 1 Billion US-Dollar kosten. Die American Society of Civil Engineers schätzt, dass Versorgungsunternehmen im Jahr 2019 3 Milliarden US-Dollar für den Austausch von Rohren ausgegeben haben, was 81 Milliarden US-Dollar weniger war, als die Gruppe erwartet hatte, dass sie hätten ausgeben sollen.

Kieran Fahey ist für den Kanalkontrollplan von South Bend verantwortlich.



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Präsident Bidens kürzlich angekündigter Infrastrukturplan in Höhe von 2 Billionen US-Dollar könnte die Situation etwas lindern, wenn er Gesetz wird. Wie aktuell geschrieben, der Vorschlag umfasst 56 Milliarden US-Dollar in Form von Zuschüssen und günstigen Krediten an staatliche und lokale Regierungen zur Aufrüstung und Modernisierung von Trinkwasser-, Abwasser- und Regenwassersystemen.

Sobald das Geldproblem behoben ist, stellt sich jedoch immer noch die Frage, wie genau die Upgrades durchgeführt werden sollen. Eine Möglichkeit, Überläufe zu beseitigen, wäre die Trennung der kombinierten Rohre durch die Schaffung eines völlig neuen Netzwerks aus separaten Abwasserkanälen und Regenabläufen. (Dies wird im Allgemeinen als unerschwinglich angesehen.) Eine weitere Option ist der Bau einer neuen Infrastruktur, um die Überlaufkapazität zu erhöhen. Das ist der Ansatz, der in London verfolgt wird, wo ein riesiger Tunnel im Wert von 4 Milliarden Pfund (5,5 Milliarden US-Dollar) unter der Themse gegraben wird, der das Abwasser von 34 Punkten, an denen es normalerweise überläuft, zu einer Kläranlage 16 Meilen östlich davon leiten soll, beginnend in 2025.

Beide Methoden fallen in die Kategorie der Herstellung größerer Löcher, in die größere Rohre eingesetzt werden können. Für Städte mit knappen Kassen sind diese Ausgaben oft unerschwinglich. Dies war der Fall in South Bend, das einen dritten Weg einschlug: die Kanalisation intelligenter zu machen.

Im Jahr 2008 begann die Stadt mit der Installation eines Netzwerks von Geräten, die die Abwassertiefe und den Durchfluss an Dutzenden von Punkten in ihren Abwasserkanälen maßen. Dann, im Jahr 2011, implementierte es ein Echtzeit-Steuerungssystem mit Ventilen, die sich als Reaktion auf die Sensordaten automatisch öffnen und schließen. Es war nicht das erste derartige System; Quebec City hatte 1999 ein Netzwerk eingerichtet. Kopenhagen, Berlin und Genua, neben anderen europäischen Städten, begannen Ende der 1990er Jahre ebenfalls mit der Installation von Echtzeit-Überwachungs- und Kontrollsystemen. Aber South Bend gehört zu den Pionieren.

Die meisten Städte in den USA haben ein gewisses Maß an Kontrolle in ihrem Abwassersystem, sagt Branko Kerkez, der als Professor für Bau- und Umweltingenieurwesen an der University of Michigan über intelligente Wassersysteme forscht. South Bend wurde zum Aushängeschild, weil sie es wirklich operationalisieren … sie über-
[den Abwasserkanal] instrumentiert, damit sie sehen konnten, wie sich das Ganze in Echtzeit verändert.

Kieran Fahey, ein großer und bärtiger Ire, ist für den Abwasserkontrollplan der Stadt verantwortlich. Bevor er 2015 den Job annahm – er folgte seiner Frau, die einen Job an der University of Notre Dame bekommen hatte – hatte Fahey für die irische Umweltschutzbehörde gearbeitet. Er war der Typ auf der anderen Seite des Schreibtisches, der den Gemeinden sagte, was sie tun sollten, um die Vorschriften für sauberes Wasser einzuhalten. In South Bend muss er herausfinden, ob es eine Möglichkeit gibt, die Stadt vor dem Bankrott zu bewahren und gleichzeitig das Mandat der EPA einzuhalten.

Wir versuchen, den optimalen Punkt zu finden, sagt er. Der Versuch, die Gemeinschaft nicht wirtschaftlich zu kreuzigen, aber auch der Versuch, sicherzustellen, dass auch der Fluss gepflegt wird.

Seit die Sensoren eingesetzt wurden, ist der Abwasserüberlauf pro Zoll Regen von 42,8 Millionen Gallonen im Jahr 2008 auf 6,9 Millionen im Jahr 2020 gesunken. Wenn Fahey Erfolg hat, könnten diese Sensoren dazu beitragen, die Überläufe auf Null zu reduzieren.

Das Sensornetzwerk von South Bend ist ein Nachkomme von Kontrollbemühungen aus den 1960er Jahren. Der Unterschied liegt in seiner schieren Größe und Reichweite: Es zielt darauf ab, Überläufe über 600 Meilen unterirdischer Rohre zu kontrollieren.

Michael Lemmon untersucht in Notre Dame agentenbasierte Sensor-Aktor-Netzwerke.

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Bis das Sensornetzwerk eingerichtet wurde, fuhren zwei Stadtarbeiter in South Bend einmal pro Woche herum, hoben Kanaldeckel hoch und spähten nach unten, wobei sie nur mit ihren Augen schätzten, wie schnell das Abwasser floss. Wenn sie sahen, dass Dreck eine Gasleitung verstopfte, hoben sie sie mit einem Haken heraus. Bei einem Sturm müsste ein Stadtarbeiter quer durch die Stadt fahren, um ein Überströmventil zu schließen. Dies funktionierte bis zu einem gewissen Grad bei anhaltenden Stürmen – aber nicht bei kurzen, intensiven Regenfällen, die manchmal zu Überschwemmungen führten, bevor irgendjemand Maßnahmen ergreifen konnte.

Die Umstellung auf ein systematischeres, detaillierteres und schnelleres System zum Sammeln von Daten dauerte Jahre. Es wurde von Michael Lemmon in Gang gesetzt, einem Professor an der Notre Dame, deren Campus am nördlichen Rand der Stadt liegt. Im Jahr 2001 erhielt er ein Stipendium der Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), um zu sehen, was mit scheckkartengroßen, funkfähigen Mikrocontrollern gemacht werden könnte. Nach den Anschlägen vom 11. September wurde das Projekt beschlagnahmt, um zu sehen, ob kleine Sensoren helfen könnten, Al-Qaida-Kämpfer zu finden, die sich in Höhlen verstecken.

Ich war wirklich nicht sehr glücklich, an diesen militärischen Anwendungen zu arbeiten, obwohl es wichtig war, sagt Lemmon. Ich habe über andere Möglichkeiten nachgedacht, wie wir Sensoren betrachten könnten.

Im Jahr 2003 erkannten Lemmon und eine Gruppe befreundeter Ingenieure und Forscher von Notre Dame, dass sie damit möglicherweise etwas gegen die routinemäßigen Kanalüberläufe in South Bend unternehmen könnten. Im Jahr 2004 führten die Forschungsanstrengungen zur Gründung eines Unternehmens namens EmNet . Luis Montestruque, ein unternehmerisch denkender Elektroingenieur, der während seiner Promotion mit Lemmon am DARPA-Projekt gearbeitet hatte, wurde Präsident des Unternehmens.

EmNet präsentierte seine Idee Gary Gilot, dem damaligen Direktor für öffentliche Arbeiten in South Bend. Gilot ist eine großväterliche Figur mit leiser Stimme, die immer wieder von neuen Ideen fasziniert ist. (Wie Fahey es ausdrückt: Wenn Sie sagten: „Ich möchte jeden Baum in South Bend messen, weil ich das Gefühl habe, dass er uns beim Klimawandel helfen kann“, würde Gary sagen: „Machen wir weiter und tun es.“)

Gilot war fasziniert; Mitten im Verkehr durch geöffnete Schächte zu spähen, um zu sehen, ob eine Abwasserleitung überläuft, kam ihm schon rückständig vor. Im Jahr 2005 übergab er EmNet einen Kanalabschnitt entlang einer Stadtstraße als Test, um zu sehen, ob die Echtzeitüberwachung des Abwasserflusses funktionieren könnte.

Von Anfang an gab es Probleme. Die Umgebung in Abwasserkanälen ist, gelinde gesagt, wenig einladend. Zu hohe Luftfeuchtigkeit belastet die Luft. Es bildet sich immer Schwefelsäure. Temperaturschwankungen sind unaufhörlich und stark, da sich heißes Abwasser aus Duschen und Waschmaschinen mit aufgefangenem Regenwasser vermischt. Methan und Schwefelwasserstoff, beides leicht entzündliche und potenziell explosive Gase, sind ebenfalls ständige Gefahren.

Das erste Gerät, das wir installiert haben, war diese elektronische Platine, sagt Montestruque. Als wir den Stromkasten öffneten, war er weg – zerfallen. So rau ist die Umgebung.

Als wir den Stromkasten öffneten, war er weg— zerfallen. So rau ist die Umgebung.

Der Schutz elektronischer Geräte wurde zur Herausforderung. Handelsübliche Geräte zur Messung des Wasserdurchflusses und der Wassertiefe, für deren Einsatz sich EmNet entschied, um seine Installationskosten zu senken, waren robust genug, um den Bedingungen standzuhalten. Aber sie sind anfällig für Fehlfunktionen. Einige Sensoren müssen im Abwasser hängen, um Durchflussinformationen basierend auf Druckmesswerten zu sammeln; Sie sind in der Regel genauer, aber ein Bündel fehlerhaften Toilettenpapiers könnte sich um sie wickeln und eine Messung verfälschen.

Schließlich richtete EmNet sogenannte Knoten auf der Unterseite von Kanaldeckeln ein. Jeder Knoten enthält einen Sensor, einen Mikroprozessor, ein Funkgerät, eine Antenne und eine Lithium-Ionen-Batterie. Die Sensoren wurden strömendem Abwasser ausgesetzt, während der Prozessor, das Funkgerät und die Batterie in einem explosionssicheren Gehäuse untergebracht waren – sowohl zum Schutz vor Korrosion als auch um zu verhindern, dass die Elektronik oder die Batterie Abwassergase entzünden. Durch das Anbringen der Knoten an Kanaldeckeln konnten Wartungsmannschaften leicht darauf zugreifen.

Aufgrund der Daten aus dem ersten Pilotabschnitt gab Gilot grünes Licht für die Erweiterung des Systems und zahlte EmNet 6 Millionen US-Dollar für die Installation von Sensoren in der ganzen Stadt. Es ging 2008 offiziell online und EmNet installierte bis 2010 weitere Knoten – insgesamt 150. Die Sensoren halfen nicht nur, Überschwemmungen im Falle eines Sturms zu verhindern, sondern dienten auch dazu, Hindernisse in Abwasserleitungen zu erkennen, die sonst zu Staus in Kellern von Wohngebäuden geführt hätten.

Das Verhindern eines Abwasserüberlaufs erfordert sowohl Ressourcen als auch Wissen. Bevor die Sensoren zum Einsatz kamen, mussten die hydraulischen Modelle, die Verwalter wie Gilot verwendeten, von gleichmäßigen Niederschlägen in der ganzen Stadt ausgehen. Aber der Regen kann auf der einen Seite von South Bend stark und auf der anderen leicht sein – was bedeutet, dass einige Abwasserleitungen in der Nachbarschaft überfüllt sind, während andere kaum fließen.

Mit den verwendeten Sensoren konnte die Abteilung von Gilot feststellen, dass die Platzierung von neun neuen Drosselrohren in benachbarten Abwasserkanälen die Überläufe drastisch reduzieren könnte. Ab 2010 begann EmNet damit, diese neuen Rohre mit mikroprozessorgesteuerten Ventilen auszustatten, die sich automatisch öffnen und schließen, als Reaktion auf Echtzeitberechnungen, die die Kapazität der Abfangleitung messen, in die sie münden.

Kieran mit Sensor

Kieran Fahey mit einem Sensor zur Messung des Wasserdrucks und -flusses in den Abwasserkanälen von South Bend.

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Bei starken Regenfällen öffnen sich die Ventile entlang von Kanälen mit hohem Regen- und Abwasserfluss automatisch; bei geringem Durchfluss bleiben die Ventile geschlossen. Dadurch entsteht im Fangrohr mehr Platz für die Kanalisation, die ihn benötigt. Im Wesentlichen hatten Gilot und Montestruque die kilometerlangen Abwasserrohre in der ganzen Stadt zu einem behelfsmäßigen Speichertank gemacht: Da die Abwasserkanäle mit geringem Durchfluss nicht überlaufen können, kann unbehandeltes Wasser in diesen Leitungen stehen und nicht in die Fluss, nicht rückwärts in die Keller der Leute und nicht in Beschlagnahme von Platz in der Kläranlage.

Wir haben 23 % mehr Abfluss bei nassem Wetter eingefangen, indem wir einfach das gleiche Abwassersystem verwendet haben, das wir hatten, aber mit intelligenter Überwachungs- und Steuerungstechnologie, sagt Gilot.

Lastenausgleich ist nicht immer einfach. Wenn es in einem Teil einer Stadt stark regnet und in einem anderen nicht, ist die Berechnung vielleicht relativ einfach – aber was soll ein System tun, wenn es überall regnet? Selbst wenn sich der Regen auf ein Gebiet konzentriert, ist es nie sicher, ob sich der Sturm bewegt oder am selben Ort bleibt. Und natürlich möchte niemand, dass ein Abwasserrohr durch zu hohen Druck platzt, insbesondere in einem besiedelten Gebiet.

Die Lösung von Montestruque war ein agentenbasiertes Modell, bei dem Ventile an Überlaufumleitungspunkten Kapazität aus dem Abfangrohr kaufen. Der Durchmesser des Abfangrohrs variiert auf seinem Weg durch die Stadt, was die Aufgabe erschwert, jederzeit seine Kapazität für den Transport von Abfällen zur Kläranlage zu ermitteln. Der marktbasierte Ansatz hat den Vorteil, dass er rechnerisch einfacher ist als der Versuch, die komplizierte Strömungsdynamik im gesamten Abwassersystem vollständig zu modellieren.

Wie Kerkez von der University of Michigan betont, kann eine intelligente Anordnung von Sensoren und Messgeräten die Uhr eines alternden Abwassersystems jedoch nicht zurückdrehen. Alles hat einen Bruchpunkt, sagt er. Echtzeitsteuerung hat das Potenzial, die Grenzen dieser Bruchstelle weiter zu verschieben. Aber es gibt keine ausfallsichere Lösung.

Selbst mit den Verbesserungen, die Gilot vorgenommen hatte, liefen die Abwasserkanäle für den Geschmack der EPA immer noch zu oft über – daher das Zustimmungsdekret von 2011. Als Fahey in South Bend ankam, erbte er ein optimiertes Abwassersystem, das dennoch an seine Grenzen stieß.

Um Überschwemmungen zu stoppen, forderte die EPA die Stadt auf, sieben unterirdische Tanks zu bauen, um überschüssiges Regen- und Abwasser zu speichern. Viele Städte mit Mischwassersystemen nutzen diesen Ansatz. Die Tanks konnten bis zu 8,7 Millionen Gallonen fassen; Sobald ein großer Sturm vorbeizieht, kann unbehandeltes Wasser aus den Tanks in das Abfangrohr und zur Kläranlage gepumpt werden. Die Panzer, über die Fahey nachdachte, waren teuer. Darüber hinaus basierten ihre vorgeschlagenen Standorte auf alten Regenwassermodellen, die vorhersagten, wo Überschwemmungen auftreten würden. Zwei große, beliebte Parks mit altem Baumbestand müssten geopfert werden.

Die Gemeinde war mit dem, was vorgeschlagen wurde, ziemlich in Aufruhr, sagt Fahey. In South Bend war das einfach nicht machbar. Gleichzeitig leiten wir Abwasser in den Fluss, und das ist auch nicht wirklich zulässig.

Eines Abends im Jahr 2016 traf sich Fahey mit Montestruque auf ein Bier in einem örtlichen Gastropub. Fahey war neugierig, ob die Stadt Wege finden könnte, mehr Gewinn aus ihrem mit Sensoren beladenen Abwassersystem herauszuholen. Die beiden erkannten, dass die gleichen Sensordaten, die sie für die Echtzeitkontrolle ihrer bestehenden Kanalinfrastruktur verwendet hatten, ihnen auch bei der Planung für die Zukunft helfen könnten. Wir sagten: „Hören Sie, mit all diesen Daten, die wir haben, sollten wir in der Lage sein, eine hypergenaue Darstellung des Verhaltens des Systems zu erstellen“, erinnert sich Montestruque.

Emnet auf dem St. John

EmNet-Gründer Luis Montestruque (rechts) und erster Mitarbeiter Tim Ruggaber am Ufer des St. John River.

LUCY HEWETT

Beim Entwurf eines Abwassersystems oder bei der Planung von Infrastruktur-Upgrades verwenden Ingenieure Modelle und treffen bestimmte Annahmen. Sie berechnen, was ihrer Meinung nach passieren könnte, basierend auf Was-wäre-wenn-Szenarien, die von Dutzenden von Variablen bestimmt werden: der Niederschlagsmenge in einem Jahr zum Beispiel oder der Wassermenge, die in der Kanalisation verbleibt, anstatt in einen Fluss zu fließen. Aber seit die Stadt ein intelligentes Kanalisationssystem hat, sind alle erdenklichen Regenfälle auf South Bend gefallen. Und weil die Sensoren dies die ganze Zeit beobachtet haben, kann die Stadt anhand der Daten sehen, wie die Kanalisation reagieren wird. Anstatt zu versuchen, vorherzusagen, was passieren könnte, können wir sagen, was passiert ist und was daher wieder passieren wird, sagt Fahey.

Sie werden niemals ein Problem nur mit einer intelligenten Infrastruktur lösen.“

Es war ein kommunales Internet-of-Things-Projekt. Mit der Hilfe von EmNet analysierte Fahey die Sensorwerte und stellte fest, dass der EPA-Plan, der sieben Tanks zu einem Preis von 863 Millionen US-Dollar vorsah, auf einen Plan mit vier Tanks reduziert werden konnte, der nur 276 Millionen US-Dollar kosten würde. Ein Teil des Grundes für den großen Kostenunterschied geht auf diese Modelle zurück. Bei jedem Abwassermodell, sagt Fahey, fügen die Ingenieure ein bisschen mehr hinzu, um einen undichten Tank, eine reißende Leitung oder einen Jahrhundertsturm zu berücksichtigen. Schließlich wird so viel Spielraum hinzugefügt, dass das endgültige Design viel infrastrukturlastiger ist als nötig. Planer von Kanalnetzen gehen allgemein davon aus, dass der Klimawandel ihnen das Leben erschweren wird, indem sie die Häufigkeit heftiger Stürme erhöhen. Die Idee, die Daten zu nutzen, besteht darin, besser zu verstehen, wie Stürme den Wasserfluss durch das komplizierte Rohrsystem in einem städtischen Netzwerk beeinflussen.

Der Unterschied zwischen dem Was-wäre-wenn und dem Was-ist-passiert ist Dollar. Das ist die große Sache, sagt Fahey. Sie können all diese Dollars sparen, indem Sie speziell nach Ihren Bedürfnissen entwerfen, im Gegensatz zu dem, was Sie glauben, dass Sie es brauchen könnten.

In den letzten Jahren hat die Stadt South Bend ihren neuen Infrastrukturvorschlag mit Beamten der EPA ausgearbeitet, die ihm noch die Bundesgenehmigung erteilen müssen. Zusätzlich zu den vier Lagertanks sieht der Plan auch eine grüne Infrastruktur wie Regengärten und das Versprechen vor, die Kapazität der städtischen Kläranlage von derzeit 77 Millionen Gallonen pro Tag auf 100 Millionen Gallonen pro Tag zu erhöhen.

EmNet installiert derweil Sensorsysteme in anderen Städten. Seit diesem Jahr laufen Projekte in Grand Rapids, Michigan; Dayton, Ohio; und Büffel, New York. Sein bisher größtes Projekt, nach seiner Arbeit in South Bend, bestand darin, ein ähnliches System in Kansas City, Missouri, zu implementieren, das ebenfalls unter der Belastung durch ein EPA-Zustimmungsdekret litt. Abwasserleitungen in Kansas City sind fast 160 Jahre alt, und die lokale Regierung hatte Mühe, Überläufe in den Missouri River zu verhindern. Jetzt sind die Abwasserkanäle von Kansas City mit 300 Sensoren ausgestattet, von denen die Stadtverwaltung erwartet, dass sie der Stadt etwa 1 Milliarde US-Dollar an Infrastrukturkosten sparen werden. Und wie South Bend versucht die Stadt jetzt, ihren Deal mit der EPA neu zu verhandeln.

Ein automatischer Kanalventilantrieb, der den Durchfluss zur Kläranlage anpasst.

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Wenn die Bevölkerung wächst, können intelligente Sensoren den Städten Zeit verschaffen, bis größere Rohre, größere Röhren und größere Löcher benötigt werden. Es ist natürlich keine perfekte Lösung. Zum einen bedeutet die Einführung vernetzter Echtzeitkontrollen auch neue Schwachstellen für Softwarefehler und Hacking. Sie werden niemals ein Problem nur mit einer intelligenten Infrastruktur lösen, sagt Fahey.

Dennoch, als Fahey letzten Winter am Ufer des St. Joseph River spazierte und der Schnee unter seinen Füßen knirschte, war immer ein Gedanke in seinem Kopf. In früheren Jahren flossen an einem solchen Tag bei leichtem Schneefall und etwas Schmelzen einige tausend Gallonen unbehandeltes Abwasser in den Fluss. Von dort aus, wo Fahey stand, wäre es leicht zu sehen gewesen. Aber an diesem Nachmittag war der Fluss ruhig. Es sah sauber aus. Und die Kanalisation darunter eilte überhaupt nicht.

Korrektur: Dieser Artikel besagte ursprünglich, dass sich Notre Dame in der Nähe der südlichen Grenze der Stadt South Bend befindet. Es ist in der Tat in der Nähe der nördlichen Grenze. Wir bedauern den Fehler.