Projekt Passive Smart Dust

26.07.2024

• Gegenstand
• Ziel
• Methodik
• Partner & Förderer

Passive Smart Dust lokalisiert Gefahrenstoffe durch den Einsatz kleiner, speziell beschichteter Cellulose-Papierstücke. DieKonfetti-ähnlichen Chemosensoren werden mit Drohnen verteilt und ändern ihre Farbe bei Kontakt mit bestimmten Chemikalien. So ist eine präzise und schnelle Identifizierung von Gefahrstoffen aus sicherer Entfernung und die flächendeckende Überwachung größerer Gebiete möglich. Die Cellulose-Papiere sind biologisch abbaubar und müssen daher nicht wieder eingesammelt werden.

Das Ziel ist die Entwicklung einer Überwachungstechnologie für chemische Gefahrstoffe. In dieser interdisziplinären Forschungsarbeit zwischen Chemie und Ingenieurwesen, sollen speziell beschichtete Cellulose-Papiere, die ihre Farbe bei Kontakt mit Gefahrstoffen ändern, erforscht und charakterisiert werden. Insbesondere Szenarien mit Chemie-Unfällen sollen adressiert werden.

Cellulose-Papiere werden mit farbigen Indikatoren beschichtet. Insbesondere die feste Bindung an das Papier soll weiterentwickelt werden, um ein Ausbluten der Farbstoffe zu verhindern. Die auf Testflächen ausgebrachten Papierstückchen sollen in Kombination mit Drohnensystemen getestet werden. Zudem ist die Entwicklung von Software für eine automatisierte Analyse der Drohnendaten geplant, um eine schnelle Abgrenzung der Gefahrenzone zu ermöglichen.

Projektkoordination:
Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)

Das Projekt "Passive Smart Dust" stellt einen neuen Ansatz in der Erkennung und Überwachung chemischer Gefahrstoffe dar. Es nutzt kleine, mit chemischen Indikatoren beschichtete Papierstückchen, die in der Lage sind, durch Farbwechsel auf den Kontakt mit gefährlichen Chemikalien zu reagieren. Die auf der zu untersuchenden Fläche ausgebrachten Papierstücke werden mittels Drohnen optisch detektiert.

Die Entwicklung beginnt mit der Herstellung der Cellulose-Papiere, gefolgt von der Ausbringung auf Testflächen, die mit Drohnen überflogen werden, die mit hochentwickelten Kameras ausgestattet sind. Diese Systeme erfassen die Farbveränderungen der Papierstücke, um Gefahrstoffe schnell zu detektieren und genau zu lokalisieren. Parallel dazu wird spezialisierte Software entwickelt, die eine automatisierte Analyse der von den Drohnen gesammelten Daten ermöglicht.

Die Papier-basierten Sensoren und deren Auslesung mit Drohnen-Kameras werden durch regelmäßige Tests und Anpassungen iterativ optimiert. Ziel ist es, die Praxistauglichkeit der Chemosensoren zu maximieren und ihre Funktionsfähigkeit unter verschiedenen Umweltbedingungen zu gewährleisten. Darüber hinaus soll ein möglichst breites Spektrum an Gefahrstoffen detektiert werden können.

Ergebnisse und Fortschritte des Projekts werden kontinuierlich in wissenschaftlichen Zeitschriften veröffentlicht. Diese Publikationen sind entscheidend für die wissenschaftliche Überprüfung und für die Förderung fachlicher Diskussionen innerhalb der wissenschaftlichen Gemeinschaft.

Die Entwicklung dieser Technologie wirft zahlreiche Kernfragen auf, die sowohl technische als auch ethische Aspekte betreffen. Zu den technischen Herausforderungen gehört die Frage nach der technischen Machbarkeit und ökonomischen Herstellung der Papier-basierten Chemosensoren sowie die Effizienz und Robustheit der Datenverarbeitung. Weiterhin wird die Skalierbarkeit der Technologie für verschiedene Anwendungen und Oberflächen in Betracht untersucht.

Auch Umweltauswirkungen der Ausbringung dieser Papierstücke werden berücksichtigt, insbesondere durch die Verwendung von leicht biologisch abbaubaren Komponenten. Zudem werden regulatorische und ethische Fragen u.a. hinsichtlich des Dual-Use behandelt.

Auch die Wirtschaftlichkeit ist eine wesentliche Betrachtung, um die Anwendungskosten für technische Einsatzkräfte möglichst gering zu halten.

Das "Passive Smart Dust"-Projekt ist somit nicht nur ein Beispiel für innovative angewandte Forschung, sondern auch ein Vorhaben, das umfassende interdisziplinäre Zusammenarbeit erfordert. Es kombiniert Expertise aus den Bereichen Chemie, Sensortechnik, Ingenieurwesen, und Informatik. Durch die Beantwortung der aufgeworfenen Kernfragen soll das Projekt die Grundlagen für die Implementierung einer effektiven Technologie zur Überwachung chemischer Risikoszenarien legen.