Eine neue Generation von Sensoren soll Stoffe in Luft und Wasser überwachen – und damit Ressourcen schonen sowie Gefahren erkennen. Um diese Hybrid-Sensoren zu fördern, haben Industrie und Forschung eine Verein gegründet.
Wann ist Wein gereift? Wann verdirbt Getreide? Wo entstehen explosive Gase? Die Kontrolle von Industriegütern sowie des Lebens- und Arbeitsbereichs von Menschen erfordert Sensoren, die robust, autark und kostengünstig sind. Neuartige sogenannte Hybrid-Sensoren, die ein breites Spektrum an Stoffen in Luft und Wasser nachweisen, können helfen, Gefahren zu erkennen und Ressourcen zu schonen. Um die strategische Entwicklung von Hybrid-Sensoren zu forcieren, haben das Karlsruher Institut für Technologie und seine Partner nun den Verein „Hybrid Sensor Net“ gegründet.
Sensoren, die man als Hybrid bezeichnet, vereinen Messprozess und Analyse in einem System. Sie besitzen neben dem eigentlichen Messfühler auch Rechenleistung und Algorithmen, um Messdaten logisch zu verknüpfen und weiterführende Auswertungen autonom vorzunehmen. Der Sensor selbst aggregiert Signale zu Informationen. „Ein konkretes Beispiel wären nanostrukturierte, beschichtete Messstreifen, an die sich spezifische Stoffe anlagern können, und dadurch eine messbare Änderung des elektrischen Widerstands bewirken“, erklären Keller und Heinz Kohler von der Hochschule Karlsruhe, der stellvertretende Vorsitzende von „Hybrid Sensor Net“. „Nimmt man dazu noch weitere Informationen wie Druck, Temperatur oder Luftfeuchtigkeit zur Auswertung hinzu, könnte man schon recht verlässlich den nachzuweisenden Stoff bestimmen und komplexe Situationen bewerten.“
Solche Sensoren in Düngemittellagern können überwachen, ob durch ungewollte Zersetzungsprozesse gefährliche Gase entstehen. Ebenso können sie giftige Spurenstoffe im Trinkwasser finden. Auch bei der Qualitätskontrolle ließen sich Sensoren überall dort sinnvoll einsetzen, wo chemische oder Stoffwechselprozesse stattfinden: bei der kontrollierten Gärung von Wein, bei der Prävention von verfaulenden Lebensmitteln etwa in Großlagern oder Lieferketten sowie bei der Prozesskontrolle in der Chemie- und Lebensmittelindustrie.
„Die Stoffströme der Wirtschaft müssen ständig überwacht werden, um die Qualität der Produkte zu garantieren“, erklärt Hubert Keller, Gruppenleiter am KIT und Vorsitzender des neugegründeten Vereins. „Wir wollen Entwickler aus Industrie und Forschung vernetzen, um zukunftsweisende Sensortechnologien zu entwickeln und die Weichen zu stellen für langfristig angelegte Kooperationen.
Die langfristige Vision der Forscher ist es, Hybridsensoren so klein, robust, autark und leistungsstark zu machen, dass sie ohne großen Aufwand in allen Lebensbereichen eingesetzt werden könnten.
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