Modellprojekt

Karlsruher Forscher arbeiten an besserer Feinstaubmessung

Konstantin Görlich

Von Konstantin Görlich

Mo, 18. Dezember 2017 um 22:00 Uhr

Südwest

Die Feinstaubwerte in Freiburg waren in den vergangenen Wochen stellenweise sehr hoch. Das ergibt sich aus den Daten, die Sensoren eines Bürgernetzwerks sammeln und live veröffentlichen.

Was diese nicht verraten, sind die Gründe dafür. Liegt es am Wetter, an vermehrtem Verkehr oder daran, dass wegen der winterlichen Temperaturen mehr Holzheizungen angesprungen sind? Forscher arbeiten an Lösungen, um in Zukunft genauere Prognosen und Analysen zu ermöglichen.

Mehr Aufschlüsse könnte vielleicht einmal das Forschungsprojekt "SmartAQnet" am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) geben. "Wir versuchen, mit unterschiedlichsten Messgeräten Feinstaub zu messen und Modelle über diese verschiedenen Messgeräte zu bauen, um die Plausibilität der Messungen zu überprüfen", sagt Till Riedel vom KIT. "SmartAQnet" steht für Smart Air Quality Network. Das gut drei Millionen Euro teure Projekt, das zu 83 Prozent vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur gefördert wird, ist auf drei Jahre angelegt.

Es verfolgt einerseits das Ziel, verschiedene Messmethoden wissenschaftlich zu vergleichen. "Es gibt immer mehr preiswerte Feinstaubsensorik auf dem Markt. Dabei weiß man noch nicht mal, was die sehr gute Sensorik eigentlich misst. Es gibt verschiedene Ansichten darüber, wie man richtig misst. Und wenn man richtig misst, ist es meistens sehr teuer und schwerfällig", sagt Riedel. Das zweite Ziel ist die technische Vernetzung, also "eine Infrastruktur zu schaffen, die es überhaupt erst ermöglicht, mit unterschiedlichsten Messgeräten zur Messung beizutragen. Das ist es, was das Ministerium interessiert. Solche Infrastrukturen zu schaffen, die offen sind, zu denen jeder beitragen kann, und die jeder zu verschiedenen Zwecken nutzen kann", so Riedel.

Dabei arbeiten die Forscher mit vielen verschiedenen Messgeräten – und mit Bürgern. Drohnen gehören dazu, mit denen in verschiedenen Höhen gemessen werden kann. Das trägt dazu bei zu verstehen, wie sich Feinstaub über verschiedene Luftschichten verteilt. "Citizen Science" gehört auch dazu – dabei laufen Bürger mit tragbaren Sensoren Routen in der Stadt ab. In dieser Multidimensionalität ist solch ein Projekt noch nie gemacht worden. Auch Forschungen und Kenntnisse von Meteorologen, Epidemiologen und anderen Disziplinen gehören dazu.

Das Schwarmprojekt luftdaten.info des Stuttgarter OK-Labs ist dabei keine Konkurrenz. Im Gegenteil. Die Bürgersensoren können überall hängen und zeigen bisweilen, dass die Nachbarin Feinstaubwerte wie ein alter Panzer hat, wenn sie unter dem Balkon raucht. "Das ist genau, was wir verstehen wollen: Was misst dieser Sensor?"

Eine kleine Messstation kostet weniger als 40 Euro

Bei Feinstaub differenziert man verschiedene Größen. Faustregel: Je kleiner die Partikel sind, desto tiefer können sie in die Atemwege eindringen. Bei Labormessungen des günstigen Bürgersensors – der als komplette kleine Messstation weniger als 40 Euro kostet – konnten die Forscher zeigen, dass die Werte für gröbere und feinere Stäube miteinander korrelieren. Eines Tages könnte man also mit der Messung des einen die Werte des anderen abschätzen, so Riedel.

Begonnen hat das Projekt im März. Gerade sollen die verschiedenen Messgeräte erstmals drei Monate lang nicht mehr nur im Labor, sondern an einem Ort in der freien Wildbahn getestet werden – dort, wo auch die Hintergrundmessstation der Stadt Augsburg steht. Das Umweltamt der Stadt ist mit dabei. Die Drohnenmessungen nimmt die Universität Augsburg vor. "Es ist oft eine Schwäche der Smart-City-Forschung, dass jeder irgendwo anders forscht", sagt Riedel. Die Wahl sei auf Augsburg gefallen, weil dort einige Netzwerkpartner des KIT sitzen und zum Teil schon lange forschen.

"Gleichzeitig bauen wir die Dateninfrastruktur auf und die Modelle, auf denen wir rechnen wollen", sagt Riedel. "Der nächste große Schritt wird sein, mit den Vergleichswerten, also dem Wissen über die verschiedenen Messgeräte, in den verteilten Fall zu gehen und auch mal mobil zu messen – also in die Stadt zu gehen und zu schauen, ob die Modelle auf ähnliche Werte kommen wie die Messungen." Danach gehe es darum festzustellen, wie sich Hecken, Flüsse oder Bebauung auf die Konzentration auswirken.

Das Ziel: "Eine technische Basis für ein Messnetzwerk zu schaffen, das für eine Stadt betreibbar ist und zu dem jeder beitragen kann." Die Dateninfrastruktur soll bundesweit laufen können, es soll auch einige Modell-Apps geben, zum Beispiel einen Routenplaner, der die Strecke anhand der (wahrscheinlichen) Feinstaubkonzentration auswählt. "Alles, was wir entwickeln, ist offen, auch die Daten", so Riedel. Dadurch würden auch kommerzielle Anwendungen möglich.

Das Feinstaub-Messprojekt im Netz: http://www.luftdaten.info