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26. September 2024

Drohnen entdecken chemische Gefahrstoffe im Boden schneller

BAM entwickelt neuen Ansatz in der Erkennung von Gefahrstoffen durch den Einsatz kleiner, Konfetti-ähnlicher Chemosensoren

Wissenschaftler steuern eine Drohne über farbigen Chemosensoren. Quelle: BAM
Drohnen detektieren Gefahrstoffe aus sicherer Entfernung über Chemosensoren, die ihre Farbe bei Kontakt mit gefährlichen Chemikalien ändern. Quelle: BAM

Die Bundesanstalt für Materialforschung und-prüfung (BAM) entwickelt in einem Forschungsprojekt Chemosensoren, die Gefahrstoffe aus sicherer Entfernung detektieren können. Im Fokus stehen gefährliche Flüssigkeiten, wie Säuren, Benzin oder Lösungsmittel, welche durch Havarien leicht in die Umwelt gelangen können.

Chemische Gefahrstoffe im Boden stellen eine ernsthafte Bedrohung für Leben und Gesundheit dar, kontaminieren das Grundwasser und verursachen langfristige Umweltschäden. Daher ist ihre frühzeitige Erkennung von größter Bedeutung.

Das Projekt Passive Smart Dust hat eine innovative Methode zur schnellen und präzisen Detektion gefährlicher Chemikalien entwickelt. Zum Einsatz kommen dabei kleine, mit chemischen Indikatoren beschichtete Papierstückchen. Die speziellen Cellulose-Papiere werden mittels Drohnen auf kontaminierten Böden verteilt. Bei Kontakt mit chemischen Gefahrstoffen wird eine Farbänderung ausgelöst und von den Chemosensoren registriert.

Mit hochentwickelten Kameras ausgestattete Drohnen fliegen über die Flächen. Sie erfassen die Farbveränderungen der Papierstücke und die zentimetergenaue Position. Die gesammelten Daten werden anschließend durch eine spezielle Software automatisiert ausgewertet. So werden Gefahrenbereiche präzise und schnell identifiziert und auf digitalen Karten dargestellt.

Erste Feldtests haben die Wirksamkeit des neuen Systems bereits bestätigt. „Die Sensoren konnten zuverlässig Säuren und Basen nachweisen und wurden von der Drohne aus sicherer Entfernung detektiert“, erklärt Patrick Neumann, Leiter des Projekts. „Im nächsten Schritt wollen wir das System mit weiteren Sensoren kombinieren, um das Einsatzspektrum zu erweitern.“

Dazu führt das Team weitere Tests und Anpassungen durch, um die Praxistauglichkeit unter verschiedenen Umweltbedingungen zu erproben. Die Oberfläche der reaktiven Partikel kann im Labor exakt auf spezifische Reaktionen gegenüber gefährlichen Substanzen eingestellt werden. Gleichzeitig ist die Interaktion mit dem aktiven Sensor flexibel modifizierbar, wodurch unterschiedliche Anwendungsszenarien ermöglicht werden – von kurzzeitigen ökologisch abbaubaren Lösungen bis hin zu witterungsbeständigen Materialien für die Langzeitüberwachung. Ein besonderes Augenmerk liegt auf der Detektion eines breiten Spektrums an Gefahrstoffen.

Weitere Informationen zum Projekt „Passive Smart Dust“

Kontakt:

Dr. rer. nat. Patrick Neumann
Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Fachbereich: Sensorik, mess- und prüftechnische Verfahren
+49 30 8104-3629
E-Mail

 

Quelle: BAM, 17.09.2024

Außeruniversitäre Forschung Analytik Mikrosysteme / Materialien Biotechnologie / Umwelt

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