Technologie für die Luftqualitätsdetektoren der Zukunft

Die Messung der Luftqualität ist ein wichtiges Mittel, um die Gesundheit und Sicherheit in Innen- und Außenbereichen zu gewährleisten. Die Messmethoden haben sich in den letzten Jahrzehnten stark weiterentwickelt, von manuellen Techniken über elektronische Sensoren und kontinuierliche Überwachung bis hin zur Satellitenbildgebung, die durch Echtzeitdaten tiefere Einblicke in ultrafeine Partikel ermöglicht.

Durch die technologischen Fortschritte, die eine genauere Überwachung und Forschung ermöglichen, wurden erhebliche Gesundheitsrisiken im Zusammenhang mit schlechter Luftqualität aufgedeckt, was zu vermehrten Gesundheitswarnungen und Richtlinien der Weltgesundheitsorganisation (WHO) sowie zu nationalen Luftqualitätsstandards einzelner Länder geführt hat.

Im Jahr 2021 hat die WHO ihre Richtlinien aktualisiert, um niedrigere Grenzwerte für die Luftqualität zu empfehlen, und ihre Standards für sechs wichtige Schadstoffe, deren Einatmen gesundheitsschädlich ist, verschärft. Eine unterschätzte Gefahr ist die Raumluft, da die meisten Menschen den Großteil ihrer Zeit in Innenräumen verbringen. Gemäß den Daten der WHO sterben jährlich weltweit schätzungsweise 3,8 Millionen Menschen an Krankheiten, die auf schädliche Innenraumluft zurückzuführen sind.

Technologiebewegung

Angesichts der zunehmenden Bedeutung erwarteter neuer Vorschriften hat der Wettlauf um neue und verbesserte Technologien begonnen, mit denen schädliche Partikel in der Luft, insbesondere in Gebäuden, nachgewiesen werden können. Der Markt entwickelt sich schnell von spezialisierten Tools zu skalierbaren Geräten, die KI-fähig sind und in Echtzeit überwacht werden.

DigiKey, der weltweit führende Distributor von elektronischen Bauteilen und Automatisierungsprodukten, ist ein wichtiger Zulieferer für Unternehmen, die Luftqualitätsprodukte herstellen und verkaufen. DigiKey bietet alles von integrierten Miniatursensoren bis hin zu kompletten Evaluierungskits, die Ingenieure bei der Entwicklung und Integration der erforderlichen Komponenten in innovative Lösungen und Geräte unterstützen.

Abbildung 1: Aetosense suchte nach kostengünstigen Bauteilen und zuverlässigen Anbietern sowie nach der Möglichkeit, die Produktion auf Tausende von Einheiten zu skalieren, wenn das Unternehmen wächst. (Bildquelle: Aetosense)

Im Fall seines Kunden Aetosense, einem in Cambridge, England, ansässigen Startup-Unternehmen, das sich der Luftreinhaltung verschrieben hat, ist DigiKey ein integraler Partner auf dem Weg zur Entwicklung des ersten marktreifen Mini-Nanopartikeldetektors, der intelligenter, kleiner und preiswerter als Konkurrenzprodukte ist.

Molly Haugen, CEO von Aetosense, sagt: „Die Luftqualität in Innenräumen birgt größere Risiken, als den Menschen bewusst ist, da 90% der eingeatmeten Partikel, einschließlich Verschmutzung, Nanoplastik und Viren, von keinem der derzeit auf dem Markt befindlichen Luftqualitätssensoren gemessen werden können. Wir testen die Lösung der Zukunft.“

Was hinter der Produktentwicklung steckt

Die Detektoreinheit von Aetosense funktioniert, indem ein konstanter Aerosolstrom durch ein 3D-gedrucktes Unibody-Design gesampelt wird. Ein Gebläse zieht den Strom durch einen Kondensatorbereich, in dem die Nanopartikel nach präzisen thermodynamischen und fluiddynamischen Prinzipien wachsen. Diese gewachsenen Partikel streuen dann kontinuierlich ein LED-Licht auf einen Photodiodendetektor. Das Aetosense-Team kann die Intensität des gestreuten Lichts mit der Anzahl der Partikel in der Luft korrelieren. Die gesammelten Informationen können in die Gebäudemanagementsysteme eingespeist werden und stellen eine neue Echtzeit-Datenquelle dar, die es Gebäudemanagern und Wartungsteams ermöglicht, die Luftfilterung und den Energieverbrauch in ihren Gebäuden zu überwachen und im Griff zu behalten.

Die ersten Ergebnisse sind ermutigend und zeigen, dass das Produkt von Aetosense über einen äußerst zuverlässigen Sensor verfügt, der in einer Reihe von Anwendungen eingesetzt werden kann, von niedrigen Partikelkonzentrationen, wie z. B. in Rechenzentren, bis hin zu hohen Konzentrationen, wie z. B. beim Ausbruch eines Feuers, mit erhöhter Empfindlichkeit.

Zu den Unterscheidungsmerkmalen von Aetosense gehören die Miniaturgröße und die patentierte Technologie für den Aerosoleintritt und die Partikelaufbereitung. Ziel ist es, ein Verbrauchsartikel zu werden, der weitgehend in die Betriebs- und Wartungssysteme von Anlagen integriert ist.

Abhängigkeit von Partnern zur Skalierung der Lösung

Von Anfang an bestand das Ziel darin, einen kleineren und leichteren Nanopartikeldetektor zu entwickeln, da Haugen festgestellt hatte, dass frühere Modelle zu groß und zu schwer waren, um unter bestimmten Bedingungen und für die von der WHO geforderte umfassende Überwachung effektiv zu funktionieren.

DigiKey liefert Thermoelemente, Drucksensoren, Durchflusssensoren, Heizmatten, LED-Leuchten und mehr an Aetosense, während die Lösung weiter verfeinert wird.

Abbildung 2: DigiKey liefert Thermoelemente, Drucksensoren, Durchflusssensoren, Heizmatten, LED-Leuchten und vieles mehr an Aetosense, während die Lösung weiter verfeinert wird. (Bildquelle: Aetosense)

Der aktuelle Prototyp von Aetosense besteht aus 26 Bauteilen und lässt sich in 10 Minuten zusammenbauen. Haugen und ihr Team wünschten keine handelsüblichen, nicht anpassbaren Komponenten. Sie wollten kostengünstige Bauteile und zuverlässige Anbieter sowie die Möglichkeit, von Anfang an auf Tausende von Einheiten zu skalieren.

Durch die Zusammenarbeit mit DigiKey konnte Aetosense seine Materialkosten erheblich senken und einen Marktpreis anbieten, der von Wettbewerbern nicht erreicht wird.

„Da ich in Thief River Falls aufgewachsen bin, wo DigiKey seinen Sitz hat, weiß ich, dass das Unternehmen zuverlässig ist und eine hervorragende Qualitätssicherung für die Komponenten bietet“, so Haugen. „Bei Aetosense müssen wir in der Lage sein, Hunderte von Einheiten herzustellen und sicher sein, dass sie alle funktionieren. Dies ist für uns von großer Bedeutung.“

Blick in die Zukunft

Dank der Finanzierung und der Unterstützung durch zuverlässige Partner ist Aetosense in der Lage, seine Lösung im nächsten Jahr und darüber hinaus zu skalieren. Mit aktuellen Kunden in Singapur, Deutschland und England und zukünftigen Expansionsmöglichkeiten in Kalifornien, New York und Boston steigt die Produktnachfrage für das Startup. Darüber hinaus verzeichnet das Unternehmen Interesse aus verschiedenen Marktsegmenten, darunter Brandschutz und Umwelt.

Abbildung 3: Mit der Finanzierung und den zuverlässigen Partnern, die Aetosense unterstützen, ist das Unternehmen in der Lage, seine Lösung in den kommenden Jahren zu erweitern. (Bildquelle: Aetosense)

Die Besorgnis über die Luftqualität hat sich während der Pandemie verstärkt und ist nach wie vor ein kritisches Thema, vor allem, weil immer mehr Unternehmen darauf drängen, ihre Mitarbeiter wieder ins Büro zu bringen. Gebäudemanager müssen proaktiv dafür sorgen, dass die Raumluftqualität für die Sicherheit und Gesundheit der Personen im Gebäude gewährleistet ist.

Moderne Technologien wie die Ultrafeinpartikeldetektoren von Aetosense werden nicht nur dafür sorgen, dass mehr Menschen sicher und zuversichtlich an ihren Arbeitsplatz zurückkehren und sich an anderen öffentlichen Orten versammeln können, sondern sie werden auch ein wichtiges Instrument zur Erfassung von Daten sein, die zeigen, dass die Luftqualität in den Gebieten, in denen das Aetosense-Gerät auftaucht, die Vorschriften erfüllt oder sogar übertrifft.