Sensorik zur schnellen elektronischen Detektion von Nitratkonzentrationen in Bodenproben

Detektion von Nitratkonzentrationen in Bodenproben

Das Fraunhofer IISB in Erlangen erforscht im Projekt FutureIOT Herstellung und Einsatz kostengünstiger Ionensensoren. Mit den siebgedruckten Bauelementen lässt sich beispielsweise die Nitrat­konzentration in Bodenproben messen und so der Düngemitteleinsatz in der Landwirtschaft steuern. Im Rahmen des Projekts werden die Sensoren weiter optimiert und mit Cloud-Anwendungen vernetzt. FutureIOT wird von der Bayerischen Forschungsstiftung (BFS) gefördert.

Die Nitratbelastung des Grundwassers in landwirtschaftlichen Gebieten wird intensiv diskutiert. Das Fraunhofer IISB in Erlangen stellt eine kostengünstige Methode bereit, mit der sich vor Ort und ohne umfangreiche Laborausstattung Bodenproben analysieren lassen. Die dafür eingesetzten Ionensensoren werden kostengünstig im Siebdruckverfahren hergestellt und lassen sich über eine Spannungsmessung elektronisch auslesen. Die Messdaten dieser potentiometrischen Detektoren werden dann von Mikrocontroller-Einheiten direkt weiter­verarbeitet und ausgewertet. Für Landwirte soll es dadurch einfacher werden, ihrer Dokumentations­pflicht bezüglich der vorgeschriebenen Analysen nachzukommen und den Einsatz von Düngemitteln zu steuern.

Wie die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des IISB nachweisen konnten, sind die kostengünstig gedruckten Nitratsensoren den etablierten Methoden ebenbürtig hinsichtlich der Messgenauigkeit. Zudem gestalten sich die Präparation der Bodenproben und die Messwertaufnahme einfacher.

Im Projekt „FutureIOT” der Bayerischen Forschungsstiftung werden die Sensoren bis hin zur Anbindung an Cloud-Anwendungen weiterentwickelt. Die gedruckten Ionensensoren lassen sich auch im Fitnessbereich in funktionaler Kleidung einsetzen, beispielsweise zur Überwachung physiologischer Körperparameter anhand der Transpiration.

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