Fernüberwachung von Schiffsabgasen mit LUKAS

Das an der Universität der Bundeswehr München entwickelte Mess- und Warnverfahren „LUKAS“ kann Abgasmuster erkennen und Gesetzesverstöße bei Schiffstreibstoffen auch auf große Entfernungen detektieren. Die vom Zentrum für Digitalisierungs- und Technologieforschung der Bundeswehr geförderte Technik wurde kürzlich erfolgreich auf dem Forschungsschiff „Elisabeth Mann Borgese" erprobt.

Die Verwendung von Schiffstreibstoffen mit einem Schwefelanteil von mehr als 0,1 Massenprozent ist in Nord- und Ostsee und anderen sogenannten Emission Control Areas der IMO seit 2015 gesetzlich verboten. Ob der Wert eingehalten wird, war bislang nur schwer kontrollierbar. Das Forschungsprojekt LUKAS (Mobiles Luftschadstoffwarnsystem für den Gesundheits-, Umwelt- & Katastrophenschutz durch Echtzeitüberwachung & -evaluation atmosphärischer Aerosole sowie Ortung der Schadstoffquelle) ermöglicht nun eine großflächige Fernüberwachung auch auf hoher See – bei gleichzeitiger Identifizierung der Verursacher.

Kernstück des Systems ist die vom Kooperationspartner Universität Rostock entwickelte laserbasierte Einzelpartikel-Massenspektrometrie. Mit dieser Technologie kann eine Vielzahl metallischer und komplexer organischer Schadstoffe auf einzelnen Partikeln nachgewiesen werden. Das Prinzip: Jeder Treibstoff ruft ein spezifisches chemisches Abgasmuster hervor. Durch die Einsaugung weniger Abgaspartikel kann auf den verwendeten Kraftstoff und das Abgasnachbehandlungssystem zurückgeschlossen werden – in Echtzeit. Weitere Einsatzgebiete sehen die Projektleiter Prof. Thomas Adam von der Universität der Bundeswehr München und Prof. Ralf Zimmermann von der Universität Rostock im Katastrophenschutz sowie in der Terrorabwehr.

Neben dem Küsteneinsatz soll LUKAS auch auf Schiffen eingesetzt werden können. Die Seetauglichkeit des Systems konnte nun während einer zweitägigen Ausfahrt mit dem Forschungsschiff „Elisabeth Mann Borgese" unter Beweis gestellt werden. Hierzu wurde die Kooperation mit dem Leibniz-Institut für Ostseeforschung (IOW) und der Universität Rostock genutzt. Im Rahmen des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft finanzierten internationalen Forschungsvorhabens „PlumeBaSe“ untersucht diese derzeit den Einfluss von Schiffsemissionen auf die baltischen Meeresökosysteme. Auf Einladung der Fahrtleiterin Dr. Helena Osterholz vom IOW nahm das LUKAS-Team Ende September an der Ausfahrt der „Elisabeth Mann Borgese" von Rostock in deutsche Ostseegewässer teil. Die Messtechnik wurde in einem der beiden Labore an Bord aufgebaut und während der Fahrt auf Herz und Nieren geprüft. Dabei konnten die Abgasfahnen vorbeifahrender Schiffe trotz mehrerer Kilometer Entfernung eindeutig erfasst werden. Durch den hohen Wellengang kam es zu keinem Geräteausfall, so Prof. Adam. Eine weitere 14-tägige Testausfahrt ist für das Frühjahr 2023 vorgesehen.