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FeinPhone - Partizpatorische Feinstaubmessungen mit Smartphones in Szenarien zukünftiger Smart Cities

Von Feinstaub können erhebliche Gesundheitsrisiken ausgehen: Er kann beim Menschen in die Atemwege und sogar bis in die Lungenbläschen oder den Blutkreislauf eindringen. Dort kann er Zellen schädigen oder auch andere toxische Stoffe tief in den Körper bringen. Die Feinstaubbelastung in Städten wird heute durch teure, statische Messstationen mit schlechter räumlicher und zeitlicher Auflösung überwacht. Um feingranulare dynamische Belastungskarten und reaktive Systeme in Szenarien zukünftiger Smart Cities zu ermöglichen, müssten dichte, verteilte Messungen vorgenommen werden. Eine Möglichkeit dafür sind partizipatorische Messungen auf Basis von Sensorik in Smartphones. Beim sogenannten 'Participatory Sensing' werden Privatpersonen mit kostengünstigen mobilen Sensoren ausgestattet, etwa integriert in bereits vorhandene Smartphones oder als eigenständige Geräte. Durch die Mobilität der einzelnen Teilnehmer kann eine höhere räumliche Auflösung erreicht werden. Beispiele für die erfolgreiche Umsetzung solcher Ansätze sind etwa Systeme zur Erstellung von Geräuschbelastungskarten oder zur Erfassung von Schlaglöchern, kaputten Ampeln und Verschmutzungen in Städten. Während solche Projekte meist auf regulären Smartphones und der darin verbauten Sensorik basieren, existieren integrierte Sensoren zur Messung von Feinstäuben in Smartphones noch nicht. Vergangene Arbeiten haben jedoch gezeigt, dass die Hintergrund-Feinstaubbelastung selbst mit äußerst einfachen, bereits relativ kleinen Staubsensoren erfasst werden kann. Prinzipiell ist es auch möglich das Messprinzip dieser Sensoren (Lichtstreuung) an Smartphones mit integrierter Kamera zu adaptieren. Das Projekt FeinPhone hat das Ziel, eine solche neuartige Sensorkomponente für Smartphones zur Messung von Feinstaub zu entwickeln und zu evaluieren und im Zuge der Evaluation ggf. einen Referenzdatensatz für die zukünftige Algorithmenentwicklung zu schaffen. Dies schließt das Design der externen Sensorhardware sowie geeigneter Algorithmen zur Verarbeitung der aufgenommenen Daten ein.

Schadgas- und Staubmessungen im Rahmen von laufenden Immissionsmessungen in der Luft

Betrieb mehrerer Messnetze nach den Richtlinien der TA-Luft; Schadgasbestimmungen; Salzsaeure/Fluorwasserstoff/Schwefeldioxid; Staubniederschlag; Staubkonzentration; gravimetrische und analytische Auswertung der Staubproben.

Luftqualitäts-Verkehrsdaten Hub Lünen, Fröndenberg, Holzwickede (LuFt-Hub), Luftqualitäts- Verkehrsdaten Hub Lünen, Fröndenberg, Holzwickede (LuFt-Hub)

Luftqualitäts-Verkehrsdaten Hub Lünen, Fröndenberg, Holzwickede (LuFt-Hub), Luftqualitäts-Verkehrsdaten Hub Lünen, Fröndenberg, Holzwickede (LuFt-Hub)

Stationary fine dust measurement at an urban intersection 30.09.2025

Im Rahmen des KoFeMo Projekts wurden vorbereitend zu großflächig durchzuführenden Messungen von Feinstaub diese Testmessung durchgeführt. Dabei wurde an einem Laternenmast sechs iMPES Sensoren (DOI: 10.3390/atmos16091059) in drei Höhen angebracht und die Feinstaubkonzentration über 3,5 Stunden mit 1 Hz Auflösung aufgezeichnet. Die genaue Positionierung der Sensoren ist im begleitenden Dokument enthalten.

Feinstaub-Belastung

<p>Gegenüber den 1990er Jahren konnte die Feinstaubbelastung erheblich reduziert werden. Zukünftig ist zu erwarten, dass die Belastung eher langsam abnehmen wird. Großräumig treten heute PM10-Jahresmittelwerte unter 20 Mikrogramm pro Kubikmeter (µg/m³) auf.</p><p>Feinstaubkonzentrationen in Deutschland</p><p>Die Ländermessnetze führen seit dem Jahr 2000 flächendeckende Messungen von Feinstaub der Partikelgröße ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=PM10#alphabar">PM10</a>⁠ (Partikel mit einem aerodynamischen Durchmesser von 10 Mikrometer oder kleiner) und seit 2008 auch der Partikelgröße ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=PM25#alphabar">PM2,5</a>⁠ durch. Besonders hoch ist die Messnetzdichte in Ballungsräumen. Die hohe Zahl und Dichte an Emittenten – beispielsweise Hausfeuerungsanlagen, Gewerbebetriebe, industrielle Anlagen und der Straßenverkehr – führen zu einer erhöhten Feinstaubkonzentration in Ballungsräumen gegenüber dem Umland. Besonders hohe Feinstaubkonzentrationen werden unter anderem wegen der starken verkehrsbedingten Emissionen wie (Diesel-)Ruß, Reifenabrieb sowie aufgewirbeltem Staub an verkehrsnahen Messstationen registriert. Während zu Beginn der 1990er Jahre im Jahresmittel großräumig Werte um 50 Mikrogramm pro Kubikmeter (µg/m³) gemessen wurden, treten heute PM10-Jahresmittelwerte zwischen 10 und 20 µg/m³ auf. Die im ländlichen Raum gelegenen Stationen des ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/u?tag=UBA#alphabar">UBA</a>⁠-Messnetzes verzeichnen geringere Werte.</p><p>Die Feinstaub-Immissionsbelastung wird nicht nur durch direkte Emissionen von Feinstaub verursacht, sondern zu erheblichen Teilen auch durch die ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/e?tag=Emission#alphabar">Emission</a>⁠ von gasförmigen Schadstoffen wie Ammoniak, Schwefeldioxid und Stickstoffoxiden. Diese reagieren in der Luft miteinander und bilden sogenannten „sekundären“ Feinstaub. Einhergehend mit einer starken Abnahme der Schwefeldioxid (SO2)-Emissionen und dem Rückgang der primären PM10-Emissionen im Zeitraum von 1995 bis 2000 sanken im gleichen Zeitraum auch die PM10-Konzentrationen deutlich (siehe Abb. „Trend der PM10-Jahresmittelwerte“). Der Trend der Konzentrationsabnahme setzt sich seitdem fort. Die zeitliche Entwicklung der PM10-Konzentrationen wird von witterungsbedingten Schwankungen zwischen den einzelnen Jahren – besonders deutlich in den Jahren 2003 und 2006 erkennbar – überlagert. Erhöhte Jahresmittelwerte wurden auch 2018 gemessen, die auf die besonders langanhaltende, zehnmonatige Trockenheit von Februar bis November zurückzuführen sind.</p><p>Überschreitungssituation</p><p>Lokal und ausschließlich an vom Verkehr beeinflussten Stationen in Ballungsräumen traten in der Vergangenheit gelegentlich Überschreitungen des für das Kalenderjahr festgelegten Grenzwerts von 40 µg/m³ auf. Seit 2012 wurden keine Überschreitungen dieses Grenzwertes mehr festgestellt.</p><p>Seit 2005 darf auch eine ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=PM10#alphabar">PM10</a>⁠-Konzentration von 50 Mikrogramm pro Kubikmeter (µg/m³) im Tagesmittel nur an höchstens 35 Tagen im Kalenderjahr überschritten werden. Überschreitungen des Tageswertes von 50 µg/m³ werden vor allem in Ballungsräumen an verkehrsnahen Stationen festgestellt. Die zulässige Zahl von 35 Überschreitungstagen im Kalenderjahr wurde hier in der Vergangenheit zum Teil deutlich überschritten (siehe Karten „Feinstaub (PM10) - Tagesmittelwerte Zahl von Überschreitungen von 50 mg/m³“ und Abb. „Prozentualer Anteil der Messstationen mit mehr als 35 Überschreitungen des 24-h-Grenzwertes“). Vor allem das Jahr 2006 fiel durch erhebliche Überschreitungen der zulässigen Überschreitungstage auf, was auf lang anhaltende und intensive „Feinstaubepisoden“ zurückzuführen war. In den unmittelbar zurückliegenden Jahren traten nicht zuletzt durch umfangreiche Maßnahmen der mit Luftreinhaltung befassten Behörden keine Überschreitungen des Grenzwerts mehr auf. Auch 2024 wurde der Grenzwert somit an allen Messstationen in Deutschland eingehalten.</p><p>Witterungsabhängigkeit</p><p>Vor allem in trockenen Wintern, teils auch in heißen Sommern, können wiederholt hohe ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=PM10#alphabar">PM10</a>⁠-Konzentrationen in ganz Deutschland auftreten. Dann kann der Wert von 50 µg/m³ großflächig erheblich überschritten werden. Ein Beispiel für eine solche Belastungssituation zeigt die Karte „Tagesmittelwerte der Partikelkonzentration PM10“. Zum Belastungsschwerpunkt am 23. Januar 2017 wurden an etwa 56 % der in Deutschland vorhandenen PM10-Messstellen Tagesmittelwerte von über 50 µg/m³ gemessen. Die höchste festgestellte Konzentration betrug an diesem Tag 176 µg/m³ im Tagesmittel.</p><p>Wie stark die PM10-Belastung während solcher Witterungsverhältnisse ansteigt, hängt entscheidend davon ab, wie schnell ein Austausch mit der Umgebungsluft erfolgen kann. Winterliche Hochdruckwetterlagen mit geringen Windgeschwindigkeiten führen – wie früher auch beim Wintersmog – dazu, dass die Schadstoffe nicht abtransportiert werden können. Sie sammeln sich in den unteren Luftschichten (bis etwa 1.000 Meter) wie unter einer Glocke. Der Wechsel zu einer Wettersituation mit stärkerem Wind führt zu einer raschen Abnahme der PM10-Belastung. Auch wenn die letzten Jahre eher gering belastet waren, können auch zukünftig meteorologische Bedingungen auftreten, die zu einer deutlich erhöhten Feinstaubbelastung führen können.</p><p>Bürgerinnen und Bürger können laufend <a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/luftbelastung/aktuelle-luftdaten">aktualisierte Feinstaubmessdaten und Informationen zu Überschreitungen der Feinstaubgrenzwerte</a> in Deutschland im Internet und mobil über die <a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/luft/luftqualitaet/app-luftqualitaet">UBA-App "Luftqualität"</a> erhalten.</p><p>Bestandteile des Feinstaubs</p><p>Die Feinstaubbestandteile ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=PM10#alphabar">PM10</a>⁠ und ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=PM25#alphabar">PM2,5</a>⁠ sind Mitte der 1990er Jahre wegen neuer Erkenntnisse über ihre Wirkungen auf die menschliche Gesundheit in den Vordergrund der Luftreinhaltepolitik getreten. Mit der <a href="https://eur-lex.europa.eu/eli/dir/2008/50/oj?locale=de">EU-Richtlinie 2008/50/EG</a> (in deutsches Recht umgesetzt mit der <a href="https://www.bmuv.de/gesetz/39-verordnung-zur-durchfuehrung-des-bundes-immissionsschutzgesetzes/">39. Bundes-Immissionsschutz-Verordnung</a> (39. ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/b?tag=BImSchV#alphabar">BImSchV</a>⁠)), welche die bereits seit 2005 geltenden Grenzwerte für PM10 bestätigt und neue Luftqualitätsstandards für PM2,5 festlegt (siehe Tab. „Grenzwerte für den Schadstoff Feinstaub“), wurde dem Rechnung getragen. Als PM10 beziehungsweise PM2,5 (PM = particulate matter) wird dabei die Massenkonzentration aller Schwebstaubpartikel mit aerodynamischen Durchmessern unter 10 Mikrometer (µm) beziehungsweise 2,5 µm bezeichnet.</p><p>Herkunft</p><p>Feinstaub kann natürlichen Ursprungs sein oder durch menschliches Handeln erzeugt werden. Stammen die Staubpartikel direkt aus der Quelle - zum Beispiel durch einen Verbrennungsprozess - nennt man sie primäre Feinstäube. Als sekundäre Feinstäube bezeichnet man hingegen Partikel, die durch komplexe chemische Reaktionen in der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/a?tag=Atmosphre#alphabar">Atmosphäre</a>⁠ erst aus gasförmigen Substanzen, wie Schwefel- und Stickstoffoxiden, Ammoniak oder Kohlenwasserstoffen, entstehen. Wichtige vom Menschen verursachte Feinstaubquellen sind Kraftfahrzeuge, Kraft- und Fernheizwerke, Abfallverbrennungsanlagen, Öfen und Heizungen in Wohnhäusern, der Schüttgutumschlag, die Tierhaltung sowie bestimmte Industrieprozesse. In Ballungsgebieten ist vor allem der Straßenverkehr eine bedeutende Feinstaubquelle. Dabei gelangt Feinstaub nicht nur aus Motoren in die Luft, sondern auch durch Bremsen- und Reifenabrieb sowie durch die Aufwirbelung des Staubes auf der Straßenoberfläche. Eine weitere wichtige Quelle ist die Landwirtschaft: Vor allem die Emissionen gasförmiger Vorläuferstoffe aus der Tierhaltung tragen zur Sekundärstaubbelastung bei. Als natürliche Quellen für Feinstaub sind Emissionen aus Vulkanen und Meeren, die Bodenerosion, Wald- und Buschfeuer sowie bestimmte biogene ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/a?tag=Aerosole#alphabar">Aerosole</a>⁠, zum Beispiel Viren, Sporen von Bakterien und Pilzen zu nennen.</p><p>Während im letzten Jahrzehnt des 20. Jahrhunderts die Gesamt- und Feinstaubemissionen in Deutschland drastisch reduziert werden konnten, verlangsamte sich seither die Abnahme (siehe <a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/luft/luftschadstoff-emissionen-in-deutschland/emission-von-feinstaub-der-partikelgroesse-pm10">„Emission von Feinstaub der Partikelgröße PM10“</a> und <a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/luft/luftschadstoff-emissionen-in-deutschland/emission-von-feinstaub-der-partikelgroesse-pm25">„Emission von Feinstaub der Partikelgröße PM2,5“</a>). Für die nächsten Jahre ist zu erwarten, dass die Staubkonzentrationen in der Luft weiterhin nur noch langsam abnehmen werden. Zur Senkung der PM-Belastung sind deshalb weitere Maßnahmen erforderlich.</p><p>Gesundheitliche Wirkungen</p><p>Feinstaub der Partikelgröße ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=PM10#alphabar">PM10</a>⁠ kann beim Menschen durch die Nasenhöhle in tiefere Bereiche der Bronchien eindringen. Die kleineren Partikel ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=PM25#alphabar">PM2,5</a>⁠ können bis in die Bronchiolen und Lungenbläschen vordringen und die ultrafeinen Partikel mit einem Durchmesser von weniger als 0,1 µm sogar bis in das Lungengewebe und den Blutkreislauf. Je nach Größe und Eindringtiefe der Teilchen sind die gesundheitlichen Wirkungen von Feinstaub verschieden. Sie reichen von Schleimhautreizungen und lokalen Entzündungen im Rachen, der Luftröhre und den Bronchien oder Schädigungen des Epithels der Lungenalveolen bis zu verstärkter Plaquebildung in den Blutgefäßen, einer erhöhten Thromboseneigung oder Veränderungen der Regulierungsfunktion des vegetativen Nervensystems (zum Beispiel mit Auswirkungen auf die Herzfrequenzvariabilität). Eine langfristige Feinstaubbelastung kann zu Herz-Kreislauferkrankungen und Lungenkrebs führen, eine bestehende COPD (Chronisch Obstruktive Lungenerkrankung) verschlimmern, sowie das Sterblichkeitsrisiko erhöhen.</p><p>Messdaten</p><p>Mitte der 1990er Jahre wurde zunächst in einzelnen Ländermessnetzen mit der Messung von ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=PM10#alphabar">PM10</a>⁠ begonnen. Seit dem Jahr 2000 wird PM10 deutschlandweit gemessen. Für die Jahre, in denen noch nicht ausreichend Messergebnisse für die Darstellung der bundesweiten PM10-Belastung vorlagen, wurden PM10-Konzentrationen näherungsweise aus den Daten der Gesamtschwebstaubkonzentration (TSP) berechnet. Seit dem Jahr 2001 basieren alle Auswertungen ausschließlich auf gemessenen PM10-Daten. ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=PM25#alphabar">PM2,5</a>⁠ wird seit dem Jahr 2008 deutschlandweit an rund 200 Messstationen überwacht.</p>

Innovatives ressourceneffizientes Förderbandkonzept für Stanzabfälle + Messprogramm

Die WS Quack + Fischer GmbH mit Sitz in Viersen ist Hersteller von qualitativ hochwertigen Faltschachteln aus Vollkarton, die im Bogenoffsetdruck für die Lebensmittelindustrie (speziell der Eis- und Tiefkühlbranche) gefertigt werden. Das Unternehmen beschäftigt heute 130 Mitarbeiter. Aktuell werden im 3-Schichtbetrieb jährlich etwa 565.000.000 Faltschachteln bzw. 35.000 Tonnen produziert. Der Karton wird mit den Motiven der Kunden im Bogenoffsetverfahren bedruckt, danach gestanzt und je nach Kundenwunsch zu Faltschachteln verklebt oder als Zuschnitte umgesetzt. Die Stanzabfälle wurden mittels einer pneumatischen Stanzabfallbeförderung über eine Absauganlage einer stofflichen Verwertung zugeführt. Mit der Realisierung sollten die folgenden Nachteile eine Absauganlage vermieden werden: Schredder, Ventilatoren und durch Rohrleitungen fliegender Stanzabfall emittieren, basierend auf Lärmmessungen am jetzigen Standort, erheblichen Lärm (bis 88 dB(A)), der innerhalb der Halle auf die Mitarbeiter einwirkt. Der Lärm außerhalb der Halle befindlicher Anlagenteile belastet zudem die Umwelt, sei es die Natur oder auch die Nachbarn. Vollständige Papiersortentrennung nicht möglich Die gemessene Energieaufnahme (113 Kilowatt) der gesamten Absauganlage ist sehr hoch. Durch eine Umstellung der Abführung der 4.200 Tonnen Stanzabfälle auf eine Fördertechnik über Flur sollten folgende Umweltvorteile erreicht werden: Lärmreduktion um 10 dB(A), CO2-Emissions- und Energieeinsparung von ca. 90 Prozent, sowie eine Trennung der Stanzabfälle in Frischfaser und Recyclingkarton. Die Förderanlage wurden mit einigen technischen Anpassungen wie geplant installiert. Die erwarteten Umweltvorteile konnten mit der Anlage fast in erwarteter Höhe erreicht werden. Es wurde eine Energie- und damit auch CO2-Einsparung von 85,4 Prozent im Vergleich zur Absauganlage erreicht. Zudem konnte eine 98 prozentige Papiersortentrennung zwischen Recyclingkarton und Frischfaserkarton erzielt werden. Dadurch können die einzelnen Fraktionen einer hochwertigeren Verwertung zugeführt werden. Die Lärm- und Staubmessungen haben keine negativen Auswirkungen auf die Arbeitsplatzbedingungen ergeben. Diese innovative Technik könnte auch durch Marktbegleiter angewendet werden. In Deutschland kommen hierbei 104 Hersteller und in Europa mehr als 600 weitere Hersteller in Frage.

Innovatives ressourceneffizientes Förderbandkonzept für Stanzabfälle

Die WS Quack + Fischer GmbH mit Sitz in Viersen ist Hersteller von qualitativ hochwertigen Faltschachteln aus Vollkarton, die im Bogenoffsetdruck für die Lebensmittelindustrie (speziell der Eis- und Tiefkühlbranche) gefertigt werden. Das Unternehmen beschäftigt heute 130 Mitarbeiter. Aktuell werden im 3-Schichtbetrieb jährlich etwa 565.000.000 Faltschachteln bzw. 35.000 Tonnen produziert. Der Karton wird mit den Motiven der Kunden im Bogenoffsetverfahren bedruckt, danach gestanzt und je nach Kundenwunsch zu Faltschachteln verklebt oder als Zuschnitte umgesetzt. Die Stanzabfälle wurden mittels einer pneumatischen Stanzabfallbeförderung über eine Absauganlage einer stofflichen Verwertung zugeführt. Mit der Realisierung sollten die folgenden Nachteile eine Absauganlage vermieden werden: Schredder, Ventilatoren und durch Rohrleitungen fliegender Stanzabfall emittieren, basierend auf Lärmmessungen am jetzigen Standort, erheblichen Lärm (bis 88 dB(A)), der innerhalb der Halle auf die Mitarbeiter einwirkt. Der Lärm außerhalb der Halle befindlicher Anlagenteile belastet zudem die Umwelt, sei es die Natur oder auch die Nachbarn. Vollständige Papiersortentrennung nicht möglich Die gemessene Energieaufnahme (113 Kilowatt) der gesamten Absauganlage ist sehr hoch. Durch eine Umstellung der Abführung der 4.200 Tonnen Stanzabfälle auf eine Fördertechnik über Flur sollten folgende Umweltvorteile erreicht werden: Lärmreduktion um 10 dB(A), CO 2 -Emissions- und Energieeinsparung von ca. 90 Prozent, sowie eine Trennung der Stanzabfälle in Frischfaser und Recyclingkarton. Die Förderanlage wurden mit einigen technischen Anpassungen wie geplant installiert. Die erwarteten Umweltvorteile konnten mit der Anlage fast in erwarteter Höhe erreicht werden. Es wurde eine Energie- und damit auch CO 2 -Einsparung von 85,4 Prozent im Vergleich zur Absauganlage erreicht. Zudem konnte eine 98 prozentige Papiersortentrennung zwischen Recyclingkarton und Frischfaserkarton erzielt werden. Dadurch können die einzelnen Fraktionen einer hochwertigeren Verwertung zugeführt werden. Die Lärm- und Staubmessungen haben keine negativen Auswirkungen auf die Arbeitsplatzbedingungen ergeben. Diese innovative Technik könnte auch durch Marktbegleiter angewendet werden. In Deutschland kommen hierbei 104 Hersteller und in Europa mehr als 600 weitere Hersteller in Frage. Branche: Papier und Pappe Umweltbereich: Ressourcen Fördernehmer: WS Quack + Fischer GmbH Bundesland: Nordrhein-Westfalen Laufzeit: 2020 - 2022 Status: Abgeschlossen

Identifizierung von Feinstaubpartikeln in Innenräumen: Eine Methodenentwicklung

Der Mensch verbringt den Großteil seiner Zeit in Innenräumen (ca. 80-90 %), wo er Fein- und Ultrafeinstaubpartikeln ausgesetzt ist. Bisherigen Untersuchungen zufolge können sich Typ und Konzentration der Partikel in Innenräumen je nach Baulichkeit, Nutzerverhalten und den vorhandenen Quellen deutlich unterscheiden. Die gängige Praxis von Feinstaubmessungen bezüglich Partikelmasse, -zahl und auch -größe erlaubt jedoch kaum spezifische Aussagen über die gesundheitliche Wirksamkeit der Partikel. Inzwischen bietet die Forschung sehr fein auflösende Messmethoden wie die Rasterelektronenmikroskopie (REM) an, welche eine Klassifizierung von Einzelpartikeln anhand ihrer Morphologie und der mittels energiedispersiver Röntgenanalyse bestimmten chemischen Elemente ermöglicht. Allerdings ist die Auswertung von REM-Abbildungen derzeit noch sehr zeit- und personalaufwendig, weil sie fast ausschließlich manuell geschieht. Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung einer automatisierten Methode zur Identifizierung verschiedener Partikeltypen in Innenräumen auf Grundlage hochauflösender REM-Abbildungen entsprechender Partikelproben. Die möglichst automatisierte Klassifizierung der Feinstaubpartikel soll durch einen Algorithmus auf Basis von Bilderkennungs- und Clustermethoden erreicht werden. Die Methode soll anhand von REM-Abbildungen bekannter Partikeltypen trainiert werden und in ihrer Endanwendung eine möglichst erschöpfende Trennung eines in einem Innenraum angetroffenen Partikelgemisches erlauben. Im Vorhaben soll herausgearbeitet werden, inwieweit die identifizierten Partikeltypen mit wirkungsbezogenen Kenntnissen gekoppelt werden können, um eine differenziertere Bewertung der von einem Partikelgemisch ausgehenden gesundheitlichen Risiken als bisher zu ermöglichen.

Weiterentwicklung von Feinstaubabscheidern und Feldtests mit holzgefeuerten automatisch beschickten Heizkesseln, Teilvorhaben 3: Technologische Entwicklung

Ziel des Vorhabens ist der Nachweis des erfolgreichen Einsatzes von leistungsfähigen und wirtschaftlichen Feinstpartikelabscheidern an biomassegefeuerten Heizkesseln im Rahmen von Feldtests während zweier Heizungsperioden. In der ersten Heizperiode wird der Einsatz des Carola-Abscheiders an Hackschnitzelkesseln im Leistungsbereich bis 200 kW unter Feldbedingungen getestet. In der zweiten Heizperiode werden Pellet- und Scheitholzkessel, seriell verschaltete Abscheider zur Erzielung hoher Abscheidegrade bei der Feuerung von alternativen Regelbrennstoffen der 1. BImSchV nach §3, Abs. 1, Nr. 8n und parallel installierte Abscheider bei höheren Kesselleistungen untersucht. Aus dem Gesamtziel ergeben sich folgende technisch-wissenschaftliche Arbeitsziele die in 9 Arbeitspaketen bearbeitet werden: AP1: Erprobung und Weiterentwicklung sowie Bereitstellung der Abscheider (CCA) AP 2: Einbau der Abscheider an ausgewählten Anlagen zur Durchführung von Feldtests (HDG) AP3: Staubmessungen und Auswertung der Erfahrungsberichte von Kesselherstellern (KIT) AP4: Betriebsverhalten von Kleinfeuerungen mit Staubabscheidern sowie Regelung/Steuerung (HDG) AP5: Wartung, Überwachung sowie automatisierte Abreinigung des Staubabscheiders (CCA/HDG) AP6: Optimierung der Montage und Bau von Kleinserien des Abscheiders (CCA) AP7: Entsorgung/Aufbereitung der Ablagerungsprodukte (KIT) AP8: Untersuchung der Wirtschaftlichkeit und Kostenreduzierung (CCA/HDG) AP9: Projektmanagement und Berichtswesen (KIT).

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