TOxAR - Entwicklung eines digitalen Echtzeit-Messsystems für gelöste Schadstoffe im Unterwasser-Umgebungsbereich von Tauchern

Im Rahmen des Verbundvorhabens wurde das Ziel verfolgt, ein innovatives Arbeitsschutzsystem für Unterwasserarbeiten zu entwickeln, das spezifisch auf die Herausforderungen der Detektion und Analyse von gefährlichen Substanzen, insbesondere von Munitionsaltlasten aus den beiden Weltkriegen, ausgerichtet ist. Angesichts der hohen Anzahl an explodierten sowie nicht explodierten Munitionsaltlasten in der deutschen Nord- und Ostsee, darunter schätzungsweise 220.000 Tonnen chemische Kampfmittel, ist die Bergung und Entsorgung von äußerster Wichtigkeit, um den Schutz der marinen Umwelt zu gewährleisten. Aktuell sind trotz Einsatz moderner ROV- und AUV-Technik auch manuelle Arbeiten von Tauchern unerlässlich. Um die Sicherheit der Arbeiter zu gewährleisten, müssen etwaige Gefahrenstoffe im Wasser sofort erkannt und entsprechend sowohl an den Taucher als auch an die Besatzung gemeldet werden.
Im Verbundvorhaben umfasste die Aufgabenstellung die Entwicklung eines zellbasierten Biosensors, sowie einer mobilen Lanze, die direkt in den Boden des UXO-Verdachtsgebiets eingebracht werden kann. Diese Lanze wurde so konzipiert, dass sie gezielt auf arsenhaltige Kampfstoffe und deren Abbauprodukte reagiert. Die zweite Variante des Biosensors ist eine Plakette, die entweder von Tauchern getragen oder an ROV/AUV montiert werden kann. Ziel war es, durch diese Sensoren eine kontinuierliche Überwachung der chemischen Gefahrstoffe in Echtzeit zu ermöglichen. Des Weiteren sollte ein in situ-Schnelltest für TNT und dessen Derivate entwickelt werden, der am Taucher getragen oder auf einem ROV installiert werden kann. Zusätzlich sollte ein neuartiges Detektionssystem für Senfgas und Chlorbenzol entwickelt werden, das sowohl im Sediment als auch im Porenwasser eingesetzt werden kann.
Ein weiterer wichtiger Punkt war die Implementierung einer hydroakustischen Ultra-Breitband-Technologie. Diese sollte eine digitale, kabelfreie Kommunikation zwischen dem Schiff, den Tauchern und den Sensorsystemen gewährleisten. Eine stabile Kommunikation ist besonders essenziell, um auch unter extrem schlechten Sichtverhältnissen, wie sie bei Sedimentaufwirbelungen auftreten können, eine zuverlässige Datenübertragung zu ermöglichen.
Die Aufgabenstellung des Teilprojektes "Augmented-Reality Tauchermaske - Orientierung und Alarmierung in Echtzeit" unter der Leitung des Fraunhofer IGDs war die Entwicklung einer digitalen Unterwasser-Lageerfassung, die in Kombination mit einem Augmented-Reality-System (AR-System) arbeitet. Diese Technologie sollte es den Tauchern ermöglichen, Informationen über Schadstoffmessungen sowie ihre relative Position zu gefährlichen Objekten in Echtzeit zu erhalten. Die Kommunikation von Missionsinformationen, Orientierungshilfen und möglichen Gefahren soll den Taucheinsatz sicherer und effizienter machen. Die Entwicklung neuartiger Hardware, wie eines Unterwasserdisplays oder einer digitalen Taucherbrille sowie geeigneter Displayformate stellten die größten Herausforderungen und daher den Fokus der Arbeiten des IGDs dar. Das AR-System sollte anschließend in das Gesamtsystem, also der entwickelten mobilen Lanzen, der Gefahrenstoffsensorik sowie dem akustischen Datenübertragungssystem integriert werden. Insgesamt zielte die Aufgabenstellung des Verbundvorhabens darauf ab, durch die Kombination dieser verschiedenen Forschungsgebiete und Technologien die Sicherheit und Effizienz bei Unterwasserarbeiten erheblich zu verbessern. Die Entwicklung eines umfassenden Arbeitsschutzsystems sollte es ermöglichen, die Risiken, die von chemischen Kampfstoffen und konventionellen Munitionsteilen ausgehen, signifikant zu reduzieren und gleichzeitig den Schutz der Umwelt zu gewährleisten. Da der Fokus des Fraunhofer IGD auf dem Teilprojekt des AR-Displays und deren Integration in das Gesamtsystem lag, wird im folgenden Bericht vor allem auf diesen Teilbereich und die entsprechenden Arbeiten eingegangen.