Schwerpunkte
Feinstaub und Luftverschmutzung sind komplexe Probleme. Um für diese Problematik Lösungen voranzutreiben, vernetzen wir Kompetenzen aus den Bereichen Identifikation, Analyse und Reduktion von Feinstaub.
Identifikation von Feinstaub
Für die Identifikation von Feinstaub benötigt man eine ausreichende Menge an Messpunkten. Die dazu verwendeten Klimastationen sind sehr teuer und kosten etwa 200.000 € pro Anlage. Hinzu kommen Kosten für den Betrieb der Anlagen. Ziel ist es daher Sensoren weiterzuentwickeln, so dass diese bei konstanter Qualität, günstiger produziert werden können. Im Zuge technologischer Entwicklungen sind platzsparende Bauweisen denkbar. Hinzu kommen neue vielversprechende technologische Verfahren, die potenzielle alte Verfahren substituieren oder ergänzen können. Dazu gehören z.B. neuartige mechanische Feinstaubsensoren, die ein alternatives Verfahren zu den bestehenden Systemen bieten können.
Analyse von Feinstaub
Aufbauend auf der Verbesserung von Sensoren können Konzepte zur Analytik und Modellierung überdacht werden. Mehr Sensoren bieten eine höhere Datendichte und ermöglichen akkuratere Modelle zur Berechnung der Feinstaubbelastung. Ebenfalls müssen umfangreiche Quellen in die Modellierung mit einbezogen werden. So erhält man hochauflösende Feinstaubmodelle und Maßnahmen können effizienter gesteuert werden. Darüber hinaus werden gänzlich neue Ansätze verfolgt, die basieren auf einem IoT-Netzwerk aktuelle Wetterdaten und das Verkehrsaufkommen in die Modellierung mit einbeziehen, so dass Aussagen in Echtzeit über die Luftqualität getroffen werden können. Dies bildet die Grundlage für effektive Strategien oder Produkte zur Reduktion von Feinstaub.
Reduktion von Feinstaub
Aktive Maßnahmen
Filtertechnologie hat ihren Ursprung in der industriellen Produktion zum Schutz der Arbeiter. Dort sind die Verfahren bereits sehr ausgereift und es gibt eine breite Palette an Angeboten. In einer relativ kontrollierten Umgebung, wie einer Produktionshalle, können Anwendungen wie Deckenabsaugungen, Bodenabsaugungen und Absaugungen in Maschinen, gezielt Luftverunreinigungen beseitigen. Zunehmende gesetzliche Auflagen sind treibende Kräfte in der Entwicklung dieser Technologien. Außerhalb dieser kontrollierten Umgebungen ist es sehr viel schwieriger Filterlösungen anzubieten. Verwirbelungen durch Verkehr und zwischen Häusern können die Effektivität solcher Anlagen erheblich schmälern. Es müssen daher Anwendungen entwickelt werden, die gegen diese störenden Einflüsse immun sind und an Feinstaub Hotspots, wie Tunnelausfahrten oder der Brems- und Beschleunigungszone an Ampeln gezielt eingesetzt werden können.
Passive Maßnahmen
Ein weiteres Problem gegenüber kontrollierten Umgebungen, wie Produktionshallen, ist die Weitläufigkeit. Es ist nicht wirtschaftlich eine komplette Fußgängerzone mit einer Filteranlage zu bestücken. Für diese Anwendungsfelder benötigt man eine effektive Grüne Infrastruktur. Hier gibt es noch relativ wenig Erkenntnisse über die Wirkung gegen Feinstaub unter Realbedingungen. Man weiß, dass gewisse Pflanzen in einer Laborumgebung das Potenzial haben besonders luftreinigend zu wirken. Im Feldversuch konnte dies noch nicht ausreichen nachgewiesen werden. Die Fragestellungen sind daher vielfältig und reichen von der Platzierung der Anwendungen, über die beste Art der Ausbringung hin zur Anpassung an Hitzestress im urbanen Umfeld.
Das zweite Feld der passiven Reduktionsmaßnahmen bildet die Photokatalyse. Dabei handelt es sich um Oberflächen, die mit Photokatalysatoren (z.B. Titandioxid) beschichtet sind. Unter Einstrahlung von Sonnenlicht entstehen an der Oberfläche des Materials Radikale, welche mit organischen Substanzen reagieren und diese zersetzen. Die Endprodukte sind in vielen Fällen Kohlendioxid und Wasser. Das Material kann in Farben oder Fahrbahnbelägen zum Einsatz kommen, es sind aber auch Filteranwendungen mit UV-Lampen denkbar. Eine Herausforderung in diesem Bereich ist es, möglichst gute Reaktionsbedingungen herzustellen. Diese zeichnen sich durch ausreichend Sonnenlicht und möglichst viel Kontaktfläche zwischen Katalysator und Reagenz (Luftverschmutzung) aus, ohne dabei die ursprünglichen Eigenschaften des Materials zu kompromittieren (z.B. Haftung Fahrbahnbelag).