Aktivkohle ist das am häufigsten eingesetzte Adsorptionsmittel für die Filterung von gesundheitsschädlichen gasförmigen Chemikalien aus der Atemluft und ist eine Standardkomponente von ABC-Luftfiltern. Bei Vorhandensein eines Schadstoffs in der durchgeleiteten Luft adsorbiert Aktivkohle den entsprechenden Stoff, bis ihre Oberfläche gesättigt ist. Hiernach sinkt die Reinigungswirkung drastisch und es kommt zum Filterdurchbruch. Im Gegensatz zu mechanisch filternden Abscheidern (Faserfiltern) ist die zunehmende Belegung von Aktivkohlefiltern nicht durch eine Änderung des Luftwiderstands erkennbar. Trotz intensiver Forschungsaktivität im Bereich der Gas-Sensorik stehen professionellen Anwendern in Österreich aktuell keine Sensorsysteme für die Restaktivitätsüberwachung von Aktivkohlefiltern für den ABC-Schutz zur Verfügung. Besondere Herausforderungen bei der Entwicklung einer entsprechenden Sensorik sind Robustheit, Sensitivität, Störanfälligkeit, Stromverbrauch, Herstellungskosten pro Filtereinheit und Nachrüstbarkeit. Für ein zuverlässiges Monitoring des Sättigungszustands ist jedenfalls eine einzelne punktuelle Messung im Filter nicht ausreichend, sondern die Aktivkohle-Belegung muss zumindest an mehreren Stellen entlang des Filters und über den Filterquerschnitt verteilt, überwacht werden.
Im Rahmen des Projekts SAFE sollen zwei Sensortechnologien für eine derartige Überwachung getestet werden: 1) Electronic Impedance Tomography (EIT) und 2) Feld-Effekt-Transistor (FET)-Sensoren. Beide Technologien, EIT und FET, detektieren hochsensitiv Leitfähigkeitsänderungen von Oberflächen, wie sie beispielsweise bei der Adsorption von Chemikalien an Aktivkohle auftreten. EIT und FET sollen letztlich in einer Filterkartusche kombiniert eingesetzt werden, um die fortschreitende Filterbelegung zu verfolgen. Es soll geprüft werden, ob dadurch eine höhere Zuverlässigkeit bzw. Ausfallsicherheit erreicht werden kann bzw. eine effizientere Überwachungslösung realisiert werden kann als durch den Einsatz jeweils einer Technologie allein. Mithilfe einer ebenfalls zu entwickelnden KI-gestützten Auswertesoftware sollen die komplexen Messdaten automatisiert interpretiert werden.
Im Fokus des Projekts steht der mobile Einsatz der entwickelten Sensorik in einem ABC-Schutzfahrzeug, aber auch der stationäre Einsatz in Luftfilteranlagen von militärischen sowie zivilen Gebäuden & Anlagen wird berücksichtigt. Ziel des Projekts ist die Validierung des Sensorkonzepts in Laborumgebung (TRL4). In einem Testaubau soll hierfür die Einwirkung von etablierten Kampfstoffsimulantien sowie relevanten Umwelteinflüssen (v.a. Luftfeuchtigkeit, Umgebungstemperatur, Abgase) auf verschiedene Aktivkohlefiltermaterialien getestet und die Reaktion der Sensorik darauf untersucht werden.
