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In den vergangenen Jahren wurde am Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik (IAF) ein neuartiger, hochempfindlicher Miniatur-Ozonsensor entwickelt, der nicht nur beim mobilen Einsatz in Atemluft, sondern auch in Wasser und im Umfeld explosiver Gase eingesetzt werden kann. Ein besonders wichtiger Anwendungsbereich ist die regelmäßige Messung des Ozongehalts zum Beispiel in der Atemluft. Denn der reaktive "Trisauerstoff" kann beim Menschen Symptome wie Tränenfluss, Schleimhautreizungen in Rachen, Hals und Bronchien, Kopfschmerzen, Hustenreiz oder eine Verschlechterung der Lungenfunktion verursachen.

Ursache der Belastung sind Industrie- und Verkehrsemissionen, die bei wärmerem Wetter in Verbindung mit intensiver UV-Strahlung bodennahes Ozon bilden. Auch Laserdrucker und Kopiergeräte in Büroumgebungen können eine Quelle sein. Die Europäische Kommission will deshalb den Richtwert für Ozon in der Luft von derzeit 120 auf 60 Teile pro Milliarde (parts per billion, ppb) bis zum Jahr 2010 senken. Die Umsetzung dieser neuen Bestimmung wird zu einer starken Nachfrage nach kostengünstigen Sensoren führen.

Ozon ist aber gleichzeitig wichtig für verschiedene industrielle Anwendungen: Bei der Wasseraufbereitung in Kläranlagen, Kühlwasserkreisen und Schwimmbädern dient es zur umweltfreundlichen Oxidation diverser Substanzen einschließlich schlecht abbaubarer Verunreinigungen wie Medikamentenrückständen und zur Entkeimung. Auch in der Produktion wird bei den meisten "chlorfrei" benannten Produkten oder Verfahren der "aktive Sauerstoff" eingesetzt, so zum Beispiel beim Bleichen von Papier. Weitere Einsatzgebiete sind die Desinfektion in der Lebensmittelindustrie und die Unterdrückung von Geruchsbelästigungen in der Fahrzeugindustrie und in Kühlhäusern. Wegen seiner Instabilität kann Ozon aber nicht über längere Zeit gelagert oder wie andere industriell verwendete Gase in Druckflaschen verkauft werden und muss an Ort und Stelle erzeugt werden. In allen diesen Fällen muss die Ozonkonzentration überwacht werden, einerseits, um die für die Anwendung notwendige Menge zu halten, andererseits, um die für Menschen schädlichen Maximalwerte nicht zu überschreiten.

"Die für solche Zwecke auf dem Markt verfügbaren Ozonsensoren arbeiten nach sehr aufwändigen Messverfahren wie etwa UV-Absorption oder Massenspektrometrie und sind teuer. Preisgünstigere Sensoren zur Ozonmessung hingegen arbeiten entweder nur ungenau oder in eingeschränkten Einsatzbereichen", stellt Volker Cimalla, Projektleiter am IAF, fest. Der neue Sensor soll nicht wie herkömmliche Sensoren auf Temperaturen von fast 300 Grad Celsius aufgeheizt werden müssen, um die Messoberfläche für neue Messungen zu regenerieren. Denn dadurch sind die bisherigen Modelle relativ teuer, benötigen viel Energie und können nicht überall verwendet werden. "Wir ersetzten das Heizen durch eine gepulste Bestrahlung mit UV-Licht, um den für die Regeneration nötigen chemischen Prozess auf der Sensoroberfläche auszulösen; der Betrieb ist dann bei Raumtemperatur möglich", erläutert Cimalla.

Nicht nur die Sensorik gesundheitsschädlicher Gase in der Atemluft, auch der Einsatz in explosiven Gasen oder im Wasser, die Sterilisation mit Hilfe von Ozon, die Überwachung der Atemluft von Patienten oder der Schutz vor Giftgasen durch tragbare Warnsysteme werden möglich. Dass man einen solchen Sensor sehr klein bauen kann, ein Zehntel oder noch weniger so groß wie die bislang gebräuchlichen, ist ein weiterer Vorteil, weil sie sich zum Beispiel in Handys oder Smartphones einbauen lassen. Diese werden so zu "Kommunikator" und "Tricorder" in einem. Raumschiff Enterprise war gestern!