Gesundheit Digitalisierung der Sinne für mehr Lebensqualität

Die Luftqualität hat Einfluss auf die Gesundheit. Interessant daran ist, dass die Indoor-Luftqualität schlechter ist als häufig angenommen.
Die Luftqualität hat Einfluss auf die Gesundheit. Interessant daran ist, dass die Indoor-Luftqualität schlechter ist als häufig angenommen.

Sensoren überwachen bereits viele Lebensbereiche. Präzise und gleichzeitig günstige Erfassungssysteme für die Raumluft gibt es allerdings noch nicht. Dabei könnten solche Systeme wesentlich zu einem gesünderen Leben beitragen.

Die Digitalisierung menschlicher Sinne ist noch nicht abgeschlossen: Hochempfindliche Kameras, die das menschliche Auge nachahmen können. Ultraempfindliche Mikrofone, die ein bestimmtes Geräusch oder eine Unterhaltung aus einer Geräuschkulisse herausfiltern können. Berührungsempfindliche Oberflächen, die auf physikalische Reize reagieren.

All das ist bereits erhältlich und befindet sich in Produkten, die wir täglich benutzen. Unsere Smartphones verfügen über berührungsempfindliche Displays, Fingerabdrucksensoren und Gesichtserkennung. Smart-Home-Applikationen hören auf Befehle, die per Schlüsselwort erteilt werden oder führen Tätigkeiten anhand mündlicher Anweisungen aus, die wir ihnen geben. Was noch fehlt, ist die Digitalisierung der menschlichen Sinne – also elektronische Systeme, die riechen und schmecken können.

Momentan ist ein großer Anstieg bei der Nachfrage nach Umweltsensoren, auch
E-Nose genannt, festzustellen. Das Interesse nach dieser Art von Sensoren liegt unter anderem im Anstieg der Luftverschmutzung – sowohl in Gebäuden als auch im Freien – begründet sowie im wachsenden Bewusstsein der Verbraucher, welche Auswirkungen die Luftverschmutzung auf die Gesundheit und Lebensqualität hat. Außerdem erlauben zuverlässige, exakt arbeitende Umweltsensoren eine effizientere Energienutzung. Eine präzise Umweltmesstechnik hätte also enorme Vorteile.

Die Folgen schlechter Luftqualität

Die großen Megacities ersticken im Smog, der durch eine Kombination aus menschlichem Handeln und den Umgebungsbedingungen entstanden ist. Das wissen die meisten Menschen aus dem Fernsehen oder Internet. Weniger bekannt ist jedoch, dass die Luftverschmutzung in Gebäuden ein ebenso ernstes Problem darstellt. Diverse Studien, die unter anderem von der US-amerikanischen Umweltschutzbehörde EPA durchgeführt wurden, haben ergeben, dass die Luftqualität in Gebäuden durchschnittlich zwei- bis fünfmal schlechter ist als die Luftqualität im Freien.

Die Weltgesundheitsorganisation WHO hat darüber hinaus festgestellt, dass eine schlechte Luftqualität in Gebäuden wesentlich zu einer Vielzahl vermeidbarer Gesundheitsprobleme beiträgt. Zu den Forschungsergebnissen der WHO zählt, dass mehr als die Hälfte aller Todesfälle in Südostasien und im westpazifischen Raum, die auf Luftverschmutzung zurückzuführen sind, letztendlich durch eine schlechte Luftqualität in Gebäuden verursacht wurden.

Generell kann eine schlechte Luftqualität in Gebäuden Müdigkeit verursachen und die Konzentrations- und Leistungsfähigkeit sowie die Entscheidungsfindung negativ beeinflussen – ein Phänomen, das als »Sick-Building-Syndrom« bezeichnet wird. Wie gravierend dieses Problem ist, wird klar, wenn man bedenkt, dass die meisten Menschen 80 bis 90 % ihrer Zeit in Gebäuden verbringen.

Die Bauweise moderner Häuser, die gedämmt und abgedichtet sind, damit nicht so viel Energie zum Heizen oder für die Klimatisierung benötigt wird, hat die unbeabsichtigte Nebenwirkung, dass Schadstoffe und Gase im Haus eingeschlossen und konzentriert werden. Das hat zur Folge, dass die Luftqualität in unseren Häusern um ein Vielfaches schlechter sein kann als die Luftqualität direkt vor der Haustür.

Ursachen von Schadstoffen in Häusern

Doch woher kommen die Schadstoffe in unseren Häusern? Häufig werden flüch­tige organische Verbindungen (VOCs) als Ursache genannt, die in Alltagsprodukten wie zum Beispiel in Klebstoffen, Lösemitteln, Haushaltsgeräten oder Teppichen zu finden sind. Aber VOCs sind nicht die einzige Ursache von Schadstoffen in Gebäuden.Das farb- und geruchlose Gas Kohlendioxid (CO2), ein Nebenprodukt unserer eigenen Atmung, kommt auf natürliche Weise in einer Konzentration von etwa 400 ppm in der Atmosphäre vor, aber in Gebäuden ist es in wesentlich höheren Konzentrationen zu finden.

Bei Überschreitung der normalen Konzen­tration kann CO2 bei Menschen zahlreiche Nebenwirkungen verursachen, beispielsweise Konzentrationsmangel, Müdigkeit, verringerte Produktivität, Stimmungsschwankungen oder Kopfschmerzen. Welche Auswirkungen Kohlendioxid genau auf die menschliche Leistungsfähigkeit hat, ist in Bild 1 dargestellt.

Überwachen, um zu optimieren

Je genauer man in der Lage ist, seine Umgebung wahrzunehmen, desto besser kann man sie anpassen oder die Menschen vor gefährlichen Gegebenheiten warnen. Es sind viele Anwendungsfälle denkbar, in denen es sinnvoll ist, die Luftqualität zu messen. Beispielsweise könnte man im Smart Home die Luftqualität zuhause exakt überwachen und schädliche Gase erkennen, die für die menschliche Nase nicht wahrnehmbar sind.

Ein Smart-Home-Steuerungssystem könnte etwa steigende CO2-Konzentrationen erkennen und die Belüftung entsprechend anpassen. Wenn Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen (HLK-Anlagen) in Abhängigkeit von der Luftqualität geregelt werden, lassen sich bis zu 50 % der Energie einsparen, die die HLK-Anlagen benö­tigen. Bezogen auf den Gesamtenergiebedarf des Gebäudes kann das eine Einsparung von 25 % ausmachen.

Eine andere Anwendungsmöglichkeit wäre ein an Straßenlaternen angebrachtes System zur Überwachung der Luftqualität, das die Luft auf Schadstoffe untersucht und die Daten an eine zentrale Überwachungsstation meldet. Nach Analyse der Daten könnte der Verkehr bei Bedarf auf Ausweichstrecken umgeleitet werden. So wird die Anzahl der Fahrzeuge reduziert, die für die schlechte Luftqualität im betreffenden Bereich mitverantwortlich sind.

Mithilfe von Messtechnik zur Bestimmung der Luftqualität könnten mobile Endgeräte und Fitnesstracker die Umgebung überwachen und ihre Benutzer vor schlechter Luftqualität warnen. Die Sensoren solcher Mobilgeräte könnten nicht nur die Luft in den Häusern überwachen, sondern beispielsweise auch im Innenraum der Fahrzeuge auf dem Weg ins Büro und wieder nach Hause. Im Grunde sind die Anwendungsfälle also nahezu grenzenlos.