Gesellschaftliche und ökologische Relevanz
Nachhaltige Prozessinnovation mit hohem Implementierungspotenzial
Haushaltsgeräte wie moderne Waschmaschinen und Geschirrspüler leisten seit Jahren wesentliche Beiträge zur Reduktion von Energie- und Wasserverbrauch. Ein bislang vernachlässigter Bereich ist jedoch die richtige Dosierung von Reinigungsmitteln. Trotz technischer Fortschritte werden die meisten Geräte routinemäßig mit übermäßig Wasch- oder Spülmittel betrieben – vermeidbare Belastungen für Umwelt, Ressourceneinsatz und Herstellungsprozesse.
Das Projekt verfolgt ein neuartiges Sensorsystem, das die optimale Menge an Tensiden im laufenden Waschprozess erkennt und eine automatische, nutzungsunabhängige und ökologisch sinnvolle Dosierung ermöglicht. Die kritische Mizellenkonzentration (CMC) beschreibt den Punkt, an zusätzliches Waschmittel kaum noch zu einer Verbesserung des Reinigungseffekts führt.
Die Forschung erfolgt in enger Zusammenarbeit zwischen der OTH Amberg-Weiden, vertreten durch Expertise in Elektrochemie und Umweltanalytik, und dem technologischen Marktführer in der Prozesswassersensorik für Haushaltsgeräte.
Skalierbare Umweltentlastung mit hoher Hebelwirkung im Haushaltssektor
Dieses Projekts berührt eine Vielzahl positiver Effekte entlang der gesamten Wertschöpfungskette: Weniger Tensid-Einsatz schont Energieverbrauch und Ressourcen, reduziert Transport- und Verpackungsaufwand, senkt Kosten in Kläranlagen, reduziert Reststoffe im Abwasser und verbessert die Wasserqualität in natürlichen Gewässern.
In Deutschland nutzen 96,2 % der Haushalte eine Waschmaschine und 74,6 % einen Geschirrspüler. Selbst kleine Verbesserungen im Spülgang summieren sich über Millionen Geräte und tägliche Nutzungsvorgänge zu einer erheblichen Entlastung bei Umweltmedien und Rohstoffen. Das Projekt adressiert ein Menschheitsproblem: den nachhaltigen Umgang mit natürlichen Ressourcen, der bei der Nutzung ansetzt und ohne Verhaltensanpassung zu messbarem Umweltschutz führt.
Wissenschaftlicher Kontext
Multimodales Sensor- und Analysekonzept
Mit elektrochemischen und optischen Methoden sollen Tenside im Prozesswasser verfolgt und die kritische Mizellenkonzentration automatisch erkannt werden. Das Projekt zielt auf ein robustes, kostengünstiges und massenfertigungstaugliches Sensorsystem. Die wissenschaftliche Herausforderung besteht darin, reale Betriebsbedingungen bei variabler Schmutzbeladung in unterschiedlichen Gerätemodellen zuverlässig zu beherrschen.
Zwei methodische Ansätze stehen im Zentrum:
- Impedanzspektroskopie: vielversprechend durch technische Genauigkeit und wirtschaftliche Herstellbarkeit.
- Optische Streuung: Weiterentwicklung bereits marktgängiger Trübungsdetektionssysteme.
Die Korrelation elektrischer und optischer Messgrößen kann die Zuverlässigkeit des Systems erhöhen. Mit dem geplanten Spritzguss-Design und dem Ziel einer nahtlosen Überführung in die Massenproduktion liefert das Projekt einen wichtigen Beitrag zur technologischen Transferforschung.
Interdisziplinäre Besonderheiten
Das Projekt vereint Expertise aus mehreren Disziplinen, deren Kombination eine wissenschaftlich fundierte und zugleich praxisorientierte Entwicklung eines markttauglichen Systems ermöglicht.
- Elektrochemie, Umweltanalytik und nachhaltige Chemie
- Sensorikentwicklung und Embedded Systems
- Produktentwicklung und industrielle Massenfertigung
