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2024
Conference Paper
Title
Toxar - Toxic Alarm with AR-Assistance under Water
Title Supplement
Entwicklung eines digitalen Echtzeit-Messsystems für gelöste Schadstoffe im Unterwasser-Umgebungsbereich von Tauchern
Abstract
Unmengen an Munitionsaltlasten/unexploded ordnance (UXO) aus den beiden Weltkriegen, davon 220.000 Tonnen chemische Kampfmittel - so aktuelle
Schätzungen - liegen am Grund der deutschen Nord- und Ostsee. Deren vorwiegend aus Metall bestehende Hüllen sind über die Jahrzehnte im Salzwasser
immer mehr korrodiert. Dadurch sind sie nicht nur schwer händelbar, sondern gefährliche Substanzen gelangen zunehmend ungehindert in die Wassersäule und den Meeresboden. Dabei stellen konventionelle (hauptsächlich Trinitrotoluol TNT) und chemische Kampfstoffe gleichermaßen eine Gefahr für die Umwelt und den Menschen dar. Bei den chemischen Kampfmitteln sind bezüglich der verklappten Masse Tabun und Senfgas am bedeutendsten. Am häufigsten in Sedimenten detektiert wurden neben Senfgas, Abbauprodukte der arsenhaltigen Kampfstoffe Adamsit, Clark I und Arsinöl. Durch die intensive Nutzung der Meere kommt der Mensch immer häufiger in Kontakt mit diesen Stoffen. Es entstehen z. B. Verätzungen auf der Haut bei Berufsfischern oder bei Touristen durch am Strand angeschwemmte Senfgas-Verklumpungen. Trotz verstärktem Einsatz von Remotely Operated Vehicles (ROVs) spielen Taucher immer noch eine tragende Rolle bei der Detektion, Vermessung und Beseitigung von militärischen Altlasten. Jeder Kontakt bringt ein Risiko für Gesundheit und Leben mit sich. Gefährliche Substanzen, welche sowohl den Menschen als auch mitgeführte Materialien kontaminieren, stellen nicht nur für Taucher eine Gefahr dar, sondern auch für die Crew an Bord des Operationsschiffs. In diesem Verbundprojekt wurde ein Arbeitsschutzsystem für Unterwasserarbeiten entwickelt, das während eines Einsatzes in-situ und teils in Echtzeit kontinuierlich Messungen und Analysen schädlicher Substanzen vornimmt und die betreffenden Personen warnt, sollte die Gefahr einer chemischen Belastung bestehen. Dazu wurden drei unterschiedliche Sensoren entwickelt:
- Ein zellbasierter Biosensor für die Detektion von arsenhaltigen Kampfstoffen,
- ein mikrofluidischer TNT-Sensor für Taucher und ROV/AUV für Echtzeitdetektion von TNT im Wasser und
- ein Sensorsystem für die Detektion von Senfgas und Chlorbenzol im Sediment.
Ergänzt durch eine kabelfreie akustische Kommunikation und Positionierung (Firma EvoLogics GmbH), eine augmented reality Visualisierung (Fraunhofer IGD)
sowie der Integrationsleistung der MacArtney Germany GmbH ist ein integrierter Sensorgeräteträger als Gesamtsystem entstanden (vgl. Abb. 1).
Schätzungen - liegen am Grund der deutschen Nord- und Ostsee. Deren vorwiegend aus Metall bestehende Hüllen sind über die Jahrzehnte im Salzwasser
immer mehr korrodiert. Dadurch sind sie nicht nur schwer händelbar, sondern gefährliche Substanzen gelangen zunehmend ungehindert in die Wassersäule und den Meeresboden. Dabei stellen konventionelle (hauptsächlich Trinitrotoluol TNT) und chemische Kampfstoffe gleichermaßen eine Gefahr für die Umwelt und den Menschen dar. Bei den chemischen Kampfmitteln sind bezüglich der verklappten Masse Tabun und Senfgas am bedeutendsten. Am häufigsten in Sedimenten detektiert wurden neben Senfgas, Abbauprodukte der arsenhaltigen Kampfstoffe Adamsit, Clark I und Arsinöl. Durch die intensive Nutzung der Meere kommt der Mensch immer häufiger in Kontakt mit diesen Stoffen. Es entstehen z. B. Verätzungen auf der Haut bei Berufsfischern oder bei Touristen durch am Strand angeschwemmte Senfgas-Verklumpungen. Trotz verstärktem Einsatz von Remotely Operated Vehicles (ROVs) spielen Taucher immer noch eine tragende Rolle bei der Detektion, Vermessung und Beseitigung von militärischen Altlasten. Jeder Kontakt bringt ein Risiko für Gesundheit und Leben mit sich. Gefährliche Substanzen, welche sowohl den Menschen als auch mitgeführte Materialien kontaminieren, stellen nicht nur für Taucher eine Gefahr dar, sondern auch für die Crew an Bord des Operationsschiffs. In diesem Verbundprojekt wurde ein Arbeitsschutzsystem für Unterwasserarbeiten entwickelt, das während eines Einsatzes in-situ und teils in Echtzeit kontinuierlich Messungen und Analysen schädlicher Substanzen vornimmt und die betreffenden Personen warnt, sollte die Gefahr einer chemischen Belastung bestehen. Dazu wurden drei unterschiedliche Sensoren entwickelt:
- Ein zellbasierter Biosensor für die Detektion von arsenhaltigen Kampfstoffen,
- ein mikrofluidischer TNT-Sensor für Taucher und ROV/AUV für Echtzeitdetektion von TNT im Wasser und
- ein Sensorsystem für die Detektion von Senfgas und Chlorbenzol im Sediment.
Ergänzt durch eine kabelfreie akustische Kommunikation und Positionierung (Firma EvoLogics GmbH), eine augmented reality Visualisierung (Fraunhofer IGD)
sowie der Integrationsleistung der MacArtney Germany GmbH ist ein integrierter Sensorgeräteträger als Gesamtsystem entstanden (vgl. Abb. 1).
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