Modulaires Plasmasystem zorgt voor hygiënische oppervlakken

Het plasma-desinfectieapparaat van het Fraunhofer IST. op de robot DeKonBot 2 van het Fraunhofer IPA. © Fraunhofer IPA, Rainer Bez / Het plasma-desinfectieapparaat van het Fraunhofer IST. op de DeKonBot 2 robot van het Fraunhofer IPA. © Fraunhofer IPA, Rainer Bez

Modulaire plasmavergunning voor het reinigen en desinfecteren van oppervlakken. © Fraunhofer IST, Paul Kurze / Modulaire plasmavergunning voor het reinigen en desinfecteren van oppervlakken. © Fraunhofer IST, Paul Kurze

Verminderde besmettingsrisico's en daarmee een vermindering van nieuwe infecties zijn doelen die vooral tijdens de coronapandemie nog belangrijker zijn geworden. Een belangrijke factor hierbij is de reiniging of desinfectie van potentieel besmette oppervlakken. In het project »MobDi – Mobiele Desinfectie« werkten 12 Fraunhofer-instituten aan nieuwe technische oplossingen voor een efficiënte en gerichte robotgebaseerde desinfectie. Het Fraunhofer-instituut voor Schicht- en Oppervlaktetechniek IST ontwikkelde een modulair plasmysysteem dat in dergelijke mobiele desinfectierobots geïntegreerd kan worden.

Vooral in openbare gebouwen of vervoermiddelen speelt de reiniging en desinfectie van oppervlakken een grote rol, vooral gezien de huidige infectiegevallen. Het zou ideaal zijn als vaak gebruikte ruimtes en de bijbehorende oppervlakken regelmatig, bij voorkeur meerdere keren per dag, grondig worden gereinigd, wat door de enorme (personeels-)inspanning echter slechts beperkt mogelijk is. Mobiele servicerobots zouden hier uitkomst kunnen bieden en tegelijkertijd bijdragen aan het verminderen van het besmettingsrisico.

De uitdaging voor de betrokken onderzoekers was het vinden van geschikte benaderingen die de oppervlakken efficiënt reinigen zonder ze te beschadigen. Binnen het project werden verschillende desinfectiemethoden en -technologieën getest en beoordeeld, die afhankelijk van materiaal, geometrie en vervuilingsgraad van de te reinigen plekken kunnen worden ingezet.

Viren en bacteriën met plasma bestrijden

Wanneer aan een gas voldoende energie wordt toegevoerd, kan zo'n plasma worden gegenereerd. Het plasma bestaat uit elektronen, geïoniseerde en aangeslagen deeltjes, evenals UV-licht, die onder andere chemische en biologische reacties veroorzaken die zeer goed kunnen worden gebruikt voor reiniging en desinfectie. Het Fraunhofer IST richtte zich vooral op de selectie en integratie van een geschikte plasmabron. Na uitgebreide vooronderzoeken werd, vanwege de toepasbaarheid en integratiemogelijkheden, een piezojetsysteem verder ontwikkeld, waarbij de oppervlakken met een »koud plasma« op een milde wijze worden behandeld.

In eerste instantie was er het probleem van de ozonvorming die ontstaat bij het aansteken van het plasma. »Om te voorkomen dat ozon in de omgeving ontsnapt, hebben we door simulaties de optimale afzuigcondities vastgesteld en een bijbehorend concept ontworpen«, legt Prof. Dr. Michael Thomas, afdelingshoofd bij het Fraunhofer IST, uit. »Het gebruik van absorptiemiddelen zorgt bovendien voor de volledige reductie van ozon uit de afzuiging, zodat de plasmabrond zonder zorgen kan worden ingezet voor reiniging en desinfectie in het dagelijks gebruik.« De laatste stap van het werk bij het Fraunhofer IST was het vertalen van de verkregen resultaten naar een passend ontwerp en het opbouwen van een compleet plasmysysteem dat direct in de reinigingsrobot kan worden geïntegreerd.

Thomas is tevreden over de succesvolle ontwikkeling. »Het is mooi als wij een kleine bijdrage kunnen leveren aan het efficiënter en veiliger maken van de reiniging en desinfectie van oppervlakken, vooral in deze tijd«, zegt hij. »Het resultaat van ons onderzoek is een volledig autonoom plasmysysteem met geïntegreerde generator en een afzuigsysteem met ozonfiltereenheid, dat dankzij de modulaire opbouw eenvoudig in verschillende reinigingsrobots kan worden ingezet.« Reiniging en desinfectie van oppervlakken, vooral binnenshuis, vormen een belangrijk onderzoeksgebied bij het Fraunhofer IST. Markten hiervoor zijn onder andere de binnenruimtes van voertuigen en vervoermiddelen, evenals ruimtes in gevoelige infrastructuren zoals ziekenhuizen of verzorgingsinstellingen.

Het project

Het project »MobDi« maakt deel uit van het actiepogramma »Fraunhofer vs. Corona« van de Fraunhofer-Gesellschaft, dat nog talrijke andere initiatieven ondersteunt voor de bestrijding van de pandemie.