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Sensorsystem erhöht den Arbeitsschutz

Mit einem Sensorsystem der Uni des Saarlandes soll sich die Luftqualität bei der Verarbeitung von rezykliertem Kunststoff permanent überwachen lassen.

Werden Kunststoffe rezykliert oder weiterverarbeitet, können gesundheitsschädliche Dämpfe oder Gase entstehen. Professor Andreas Schütze entwickelt daher ein neues Sensorsystem. Foto: Oliver Dietze

Für die Entwicklung des Sensorsystems arbeiten Professor Andreas Schütze und sein Team von der Universität des Saarlandes zusammen mit dem Zuse-Institut SKZ in Würzburg. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie fördert die Forschung mit rund 500.000 EUR.

Werden Kunststoffe rezykliert oder weiterverarbeitet, können gesundheitsschädliche Dämpfe oder Gase entstehen. Was aus gelben Säcken quillt, ist weit weg von sortenrein. Tuben, Flaschen und Behälter enthalten noch Reste etwa von Waschmitteln oder Reinigern, auf den Etiketten sind Kleb- und Farbstoffe. Zwar wird alles vor dem erneuten Schmelzen sortiert und gewaschen, ganz verhindert werden können Rückstände und Verunreinigungen aber nicht.

Und dies kann bei hohen Verarbeitungstemperaturen dazu führen, dass sich etwas zusammenbraut: Zwar ist nicht alles, was dabei entweicht, grundsätzlich schädlich für Mensch und Umwelt. Aber es kann auch ein gasförmiger Cocktail aus potenziell gesundheitsgefährdenden Stoffen entstehen, der Krebs erzeugen, Keimzellen schädigen oder Atemwege, Augen und Haut reizen kann. Auch beim Weiterverarbeiten der Kunststoffe kann dies passieren – etwa beim Veredeln durch Zugabe von Stoffen, die den Kunststoff besonders robust, schwer entflammbar, hitze- oder UV-beständig machen sollen.

Stichproben bilden starke Schwankungen nicht richtig ab

„Die Emissionen, die beim Recycling oder bei der Wiederverarbeitung von Kunststoffen entstehen, werden heute nicht durchgängig prozessbegleitend überprüft“, erklärt Schütze. Im besten Fall finden in regelmäßigen Abständen Referenzmessungen statt. „Diese Stichproben bilden jedoch die starken Schwankungen etwa beim Recycling nicht korrekt ab und können daher die Gefährlichkeit an den Arbeitsplätzen nicht bewerten“, so Schütze.

Mit Sensorsystem die Emissionen bei der Verarbeitung reduzieren

Er will gemeinsam mit dem SKZ ein Sensorverfahren entwickeln, das die Luftqualität während des Verarbeitungsprozesses zuverlässig pausenlos im Auge behält und sofort Alarm schlägt, sobald die dabei ermittelten Werte eine kritische Grenze überschreiten. „Damit wird zum einen der Arbeitsschutz verbessert. Mithilfe eines solchen Sensorsystems und der damit zur Verfügung stehenden kontinuierlichen Messwerte können die Unternehmen zum anderen aber auch ihre Verarbeitungsprozesse so einstellen und fahren, dass Emissionen generell reduziert werden“, erläutert My Sa Marschibois, wissenschaftliche Mitarbeiterin an Schützes Lehrstuhl für Messtechnik.

Das Spektrum an Stoffen, die das neue Sensorsystem zuverlässig und in niedrigster Konzentration erkennen muss, ist prinzipiell groß. Es reicht von Benzol über krebserregende Styrole bis hin zu flüchtigen organischen Verbindungen.

Auch kleinste Spuren entgehen den hochempfindlichen Messfühlern der Wissenschaftler nicht. „Unsere Systeme sammeln Moleküle und messen anschließend deren Menge. Unter einer Milliarde Luftmolekülen können wir einzelne giftige Moleküle aufspüren. Hierzu entwickeln wir Systeme auf Basis von Halbleitergassensoren und weiteren Sensoren mit Projektpartnern so weiter, dass wir die Nachweisgrenze immer weiter reduzieren können“, erklärt Schütze.

Für ihr neues System kombinieren die Messtechniker ihre Halbleitergassensoren jetzt mit einer elektrochemischen Zelle und einem Photoionisationsdetektor und führen damit Testmessungen und -auswertungen aus.

sk