ある農業プランテーションが、化学汚染により作物に系統的な被害が発生したと報告している。主な仮説は、灌漑システム内に分散したマイクロプラスチックが原因であり、フィルターの故障か外部からの妨害工作が考えられる。この事件を解決するため、これらの粒子の動きをデジタルで再構築し、パイプライン内の閉塞箇所や異常な逸脱を特定できる技術的なワークフローが実装された。
OpenFOAMとMeshLabを用いた仮想軌道のワークフロー 🛠️
プロセスは、3DスキャンまたはCAD図面による灌漑システムの形状のデジタル化から始まり、これらをOpenFOAMにインポートして計算メッシュを生成する。流体（水）とマイクロプラスチック粒子（密度、サイズ、不規則な形状）の特性を定義する。ラグランジュシミュレーションは、乱流と抗力（抵抗力）を考慮しながら、各粒子の個別の軌道を計算する。結果は点とベクトルのファイルとしてMeshLabにエクスポートされ、そこで仮想経路が可視化される。軌道は速度や濃度に応じて色分けされ、粒子が蓄積したり予期せず逸脱する領域の検出を容易にする。
故障や妨害工作を特定するためのImageJによるフォレンジック分析 🔍
仮想軌道は、ImageJの3D分析モジュールを使用して処理される。予想される層流に従わない粒子を分離するために、しきい値フィルターが適用される。シミュレートされた経路をシステムの元の設計図に重ね合わせることで、フィルターの部分的な閉塞や、許可されていない外部注入ポイントの存在を示す異常な逸脱を特定できる。この方法により、技術的な故障（徐々に蓄積）と妨害工作（突然かつ局所的な拡散パターン）を区別することが可能となり、調査のための定量的な証拠を提供する。
点滴灌漑システムにおけるマイクロプラスチックの挙動をリアルタイムでモデル化し、偶発的な汚染と意図的な妨害工作を区別することは可能だろうか？
(追記：軌道をシミュレートするのはビリヤードをするようなものだが、後でテーブルを掃除する必要がない。)