Im Fokus des Forschungsprojekts E-Steril steht die Erforschung eines autonomen selbstregenerierenden Luftfiltersystems, welches nach Anlegen einer elektrischen Spannung an das Filtermodul dieses von gesundheitsgefährlichen Keimen (Bakterien, Sporen, etc.) dekontaminiert und adsorbierte gesundheitsschädliche Chemikalien oxidativ zerstört und so den Filter reinigt und entgiftet.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Bioziden nutzt die vorliegende elektrochemisch generierte, kurzlebige reaktive Moleküle, die direkt im Filtersystem in kurzen Zyklen erzeugt werden. Aus den ungiftigen Ausgangsverbindungen wie Wasser, Salz und Luft werden Wasserstoffperoxid und Hypochlorit freigesetzt – analog zu ihrem Einsatz in der Desinfektion von Trinkwasser. Die Rohstoffe sind weltweit ubiquitär auch in Krisengebieten verfügbar.
Abhängig vom Elektrodentyp, elektrischer Spannung und katalytischen Additiven können bereits Spannungen von wenigen Volt die gewünschten chemischen Reaktionen auslösen. Es wird jedoch nur im unmittelbaren Bereich der Oberfläche eine ausreichende Konzentration der reaktiven Chemikalien erzeugt, um chemische oder biologische Kampfstoffe zu deaktivieren. Der Aufbau ermöglicht die in-situ-Synthese reaktiver Chemikalien aus ungefährlichen Precursoren ohne Gefährdung von Personen oder Geräten.
Die Spannungsversorgung stammt bei Fahrzeugen aus der Autobatterie, kann aber auch einer normalen Steckdose oder dem Bordnetz entnommen werden. Die Spannung beträgt weniger als 20 V ist daher für den Menschen ungefährlich.
Folgende Einsatzgebiete des Sensor-gesteuerten autonomen Filtersystems sind denkbar:
- Filter für biologische und chemische Kampfstoffe in Kraftfahrzeugen, Zelten und militärischen Einrichtungen
- Filtersysteme in zivilen Kraftfahrzeugen
- Filter für pathogene Keime (z.B. Corona-Virus) und toxische Chemikalien in Industrieanlagen und Krankenhäusern
- Selbst-desinfizierende Oberflächen
Die Ausgangsverbindungen, aus denen die reaktiven Chemikalien elektrochemisch gebildet werden, können über ein Applikationssystem, wie z.B. Sprühen, auf die Filteroberfläche aufgebracht werden. Mit integrierten Chemosensoren, auf elektrochemischer und optischer Basis soll sowohl die Menge an gebildeten elektrochemisch-generierten Reaktivmolekülen gesteuert aber auch die Menge an toxischen Chemikalien wie Kampfstoffen messtechnisch erfasst werden und so das gesamte Filtersystem gesteuert werden.
Das Forschungsprojekt E-Steril wird im Rahmen der FTI-Initiative FORTE von der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft FFG unterstützt. Es ist dem prioritären Ausschreibungsschwerpunkt „Abwehrmaßnahmen gegen ABC-Gefahrstoffe und unkonventionelle Sprengvorrichtungen“ des FORTE-Programms zuzuordnen. Unter Leitung der FOTEC forschen Attophotonics Biosciences, das Österreichische Forschungsinstitut für Chemie und Technik (OFI) sowie das Bundesministerium für Landesverteidigung (BMLV) an der Entwicklung selbst-sterilisierender Filtersysteme.
