Eine Gruppe deutscher Forscher hat ein System entwickelt, das eine Umweltüberwachung in Echtzeit ermöglicht. Die neue HyperNIR-Technologie erkennt Mikroplastik und Pflanzenschäden mittels Nahinfrarot-Licht-Messungen.
Mit der neu entwickelten HyperNIR-Technologie hat das Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme (IMS) zusammen mit Partnern ein Verfahren zur Umweltüberwachung in Echtzeit präsentiert. Mithilfe von Nahinfrarotlicht (NIR) und hyperspektraler Bildgebung kann das System Materialien und biologische Proben in Echtzeit analysieren – und zwar relativ kostengünstig.
Statt wie bisher jede Probe mühsam abzutasten, liefert die Technologie sofort umfassende Informationen über die chemische Zusammensetzung und Struktur von Oberflächen. Die Technik soll in der Lage sein, verschiedene Kunststoffe zu unterscheiden, Mikroplastik aufzuspüren oder den Zustand von Pflanzen sichtbar zu machen. Dabei kommen keine Farbstoffe oder Markierungsmittel zum Einsatz.
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Umweltüberwachung in Echtzeit: HyperNIR-Kamera analysiert Pflanzen
Die Forscher beobachten mithilfe einer HyperNIR-Kamera live und kontaktlos, wie eine Paprikapflanze Wasser aufnahm. Die Technologie zeigt dabei bildlich, an welchen Stellen im Blatt sich besonders viel Wasser befindet. Möglich wird das durch eine Kombination aus spektralen Daten und einer räumlichen Auflösung, die zweigen, welche Wellenlängen wie stark reflektiert werden.
Die Technik funktioniert relativ einfach. Die Forscher ergänzten eine handelsübliche Kamera mit einer steuerbaren Polarisationsoptik. Drei Aufnahmen reichen damit aus, um eine vollständige spektrale Analyse zu ermöglichen. HyperNIR stellt dadurch ein leistungsstarkes Messgerät dar, das auch auf Drohnen oder in mobile Umweltsensoren integriert werden könnte.
Anwendungen von Recycling bis Biomedizin
Die Einsatzmöglichkeiten von HyperNIR scheinen vielfältig: Mit der Technologie lassen sich Recyclingprozesse optimieren, Mikroplastik in Wasserproben aufspüren, Pflanzenschädlinge frühzeitig erkennen oder Nährstoffgehalte in Pflanzen bestimmen. Auch in der Biomedizin ist den Forschern zufolge eine Anwendungen denkbar – etwa zur Unterscheidung verschiedener Moleküle in Geweben.
HyperNIR sei besonders interessant, da es auf preisgünstigen Komponenten basiert und leicht skalierbar ist. Die neue Technik könnte in Zukunft kostengünstige, mobile Messsysteme ermöglichen, die die Überwachung einer Pflanze mittels Infrarot-Technologie in Echtzeit ermöglichen. Von der Landwirtschaft bis hin zur Stadtplanung sind viele Szenarien denkbar.
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