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Ein "Stimmgabel-Sensor" funktioniert als akustischer Resonator © APA/TU Graz/Lunghammer
Ein "Stimmgabel-Sensor" funktioniert als akustischer Resonator © APA/TU Graz/Lunghammer

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Dicke Luft: Neue Messmethoden soll Luftqualität in Städten verbessern

22.08.2019

Diese Meldung ist Teil einer wöchentlichen Zusammenfassung für den APA-Science-Newsletter Nr. 29/2019 und nicht zwingend tagesaktuell

"Dicke Luft" durch Autoverkehr in den Städten kann gesundheitliche Schäden auslösen. Forscher aus Graz entwickeln in einem europäischen Konsortium neue Abgas-Messmethoden, mit denen Behörden und Kommunen künftig direkt in den Verkehr von stark luftverschmutzten Städten eingreifen können.

Fahrzeugemissionen und insbesondere Feinstäube stellen ein gravierendes Gesundheitsrisiko dar und gehören daher zu den gravierendsten Problemen vieler Städte. "Unser Ziel ist es, mit neuen kontaktlosen Messmethoden vom Straßenrand aus die Abgaswerte jedes einzelnen vorbeifahrenden Fahrzeugs festzustellen", schilderte Alexander Bergmann, Leiter des Instituts für Elektronische Sensorsysteme der Technischen Universität Graz im Gespräch mit der APA.

Jeweilige Fahrzeugemission entscheidend

Wenn Behörden entsprechende Messinstrumente in die Hand bekämen, könnten sie beispielsweise eine auf die jeweilige Fahrzeugemission bezogene Maut einführen: "Je höher die Abgaswerte sind, desto höher wäre dann die Gebühr", legte Bergmann die Idee hinter dem europäischen Projekt "City Air Remote Emission Sensing" ( CARES) dar. Eine derartige Lösung werde beispielsweise von der von Luftverschmutzung stark betroffenen norditalienischen Stadt Mailand diskutiert und soll dort nach Projektende getestet werden.

Mit der hochgenauen Sensorik könnte auch die Einfahrt in Umweltzonen der Städte überwacht werden: Die Schranken öffnen sich nur, wenn der Schadstoffausstoß des herannahenden Fahrzeugs im entsprechenden Normbereich liegt. "Und schließlich könnten die großen Luftverschmutzer, bei denen die Abgasnachbehandlungsanlagen wieder ausgebaut wurden, detektiert und aus dem Verkehr gezogen werden", führte Bergmann weiter an.

Entsprechende Überwachungsinstrumente für den frei fließenden Verkehr will das europäische Konsortium unter schwedischer Leitung bis 2022 entwickeln und zur Serienreife bringen. Die Grazer Forscher wurden als Spezialisten für die Partikelmessung ins europäische Team geholt. Erfasst werden sollen kleinste Partikel in der Größe von zehn Nanometer bis 2,5 Mikrometer, die tief in die Atmungsorgane gelangen können und sich dort festsetzen, hinsichtlich ihrer Anzahl, Masse und Größe.

Feinstaub "hörbar" machen

Durch einen sogenannten Stimmgabel-Sensor sollen die bisherigen kontaktlosen Messfähigkeiten erheblich erweitert werden. "Wir machen sozusagen den Feinstaub hörbar", umriss Bergmann. "Der stimmgabelbasierte Sensor funktioniert als akustischer Resonator. Die Gabel wird durch modulierte Laser, die durch die Spalte geschickt werden, in Schwingung versetzt. Die entstehende Druckwelle regt die Partikel, die sich zwischen den Zinken befinden, an und sie beginnen zu 'singen' ", stellte der Grazer Forscher vereinfacht dar. Je mehr Partikel, desto lauter der Ton.

Bei Gasmessungen wurde dieser Ansatz bereits erfolgreich eingesetzt, die Grazer Forscher haben ihn bereits in einem Vorgängerprojekt für die Quantifizierung von Partikeln herangezogen. Nun hoffen die Grazer Forscher, dass die Methode auch in Städten wie Mailand, Krakau und Glasgow, wo sie noch im Rahmen des Projektes erprobt werden sollen, bewährt.

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