TeraHertz-sensor voorkomt ongelukken in mestsilo’s

Het is ruim vijf jaar geleden dat onderzoekers van het Nederlands ruimteonderzoeksinstituut Sron samen met hun collega’s van de TU Delft een supergevoelige TeraHertz-sensor presenteerden. Die sensor was ontwikkeld om hoge frequentie-signalen uit de ruimte op te vangen. Sensor Universe onderzoekt momenteel samen met een consortium van MKB-ers, Sron, Astron, Syntens en TNO of de sensor ook een zakelijke toepassing kan krijgen, zodat er ook geld mee verdiend kan worden. Sensor Universe brengt opnieuw partijen bij elkaar.

De TeraHertz-sensor speelt een rol bij nieuwe ruimtemissies door Esa en Nasa. De enige informatie uit de verre uithoeken van het heelal bereikt ons in de vorm van straling. Met telescopen op aarde of in de ruimte is veel van die straling op te vangen en te analyseren door astronomen. Maar er bleven soorten straling die nog ondoorgrondelijk waren. Bij straling in TeraHertz-frequenties liepen onderzoekers simpelweg tegen technologische grenzen aan. "Buiten de dampkring meet je makkelijker elektromagnetische signalen die door onze atmosfeer worden tegengehouden", zo doceert Maurice Tax van Sensor Universe.

Samenstelling van gas

"Sron heeft antennes ontwikkeld, die bijvoorbeeld de samenstelling van gas op een planeet als Mars kunnen bepalen, want alles zendt straling uit, ook de stoel hier. Je oog is dan je sensor, die bepaalt dat iets groen is. Zo’n TeraHertz-sensor zegt iets over de samenstelling van gas."

Hart van de sensor van SRON en de TU Delft is een stukje supergeleidend niobiumnitride. De energietoevoer in de vorm van straling zorgt ervoor dat bepaalde elektronen in het supergeleidend materiaal een barrière kunnen overbruggen en dus gedetecteerd kunnen worden. Met de lancering van het door Sron ontwikkelde ruimte-instrument Hifi op de ruimtetelescoop Herschel ging het TeraHertz-venster op het heelal voor het eerst open.

Niet lang daarna zetten 66 schotelantennes in de Chileense Aatacama-woestijn het TeraHertz-onderzoek voort. Deze meest complexe sterrenwacht ter wereld is in 2011 officieel door astronomen in gebruik genomen. De ontvangers werden ontwikkeld, gebouwd en getest in Groningen. De TU Delft was verantwoordelijk voor de supergeleidende TeraHertz sensoren.

Sron en TU Delft lieten in 2009 en 2011 ook met succes een ballon vliegen boven de regenwouden van Brazilië om met de sensor onderzoek te doen naar chemische processen in de stratosfeer. In 2017 stuurt Nasa een telescoop de ruimte in om met de Utrechtse TeraHertz-sensors onderzoek te doen naar gaswolken op de plek waar sterren worden geboren. Astronomen van Astron in Dwingeloo speuren via TeraHertz-straling naar moleculen die een rol spelen bij het ontstaan van sterren en planeten en mogelijk leven daarop.

Mestgassen

De sensor kijkt dus naar gas en ziet wat je met je blote oog niet ziet. En hoe erg dat kan zijn bleek dit jaar in het Friese Makkinga. Drie mannen kwamen in juni om het leven door een ongeluk bij het schoonmaken van een mestsilo. De Onderzoeksraad voor Veiligheid richt zich momenteel op de gevaren van mestgassen in de agrarische sector en de vraag in welke mate de risico’s worden onderkend en beheerst.

Volgens Maurice Tax van Sensor Universe kan een TeraHertz-sensor dergelijke drama’s in de toekomst helpen voorkomen. "De gassen onttrokken zuurstof aan de lucht. Deze sensor maakt het gas zichtbaar op een computer, maar je kunt ook een alarm laten afgaan of een waarschuwingslampje laten branden."

Voor boeren die biogas leveren biedt de sensor volgens Tax ook mogelijkheden. "Een boer weet nooit precies de samenstelling van zijn biogas: kan het zo het gasnet op, zitten er metalen in die een risico vormen? Deze TeraHertz-sensor ziet dat. Boeren en MKB-ers kennen de sensor helemaal niet. Wij brengen daarom partijen bij elkaar, want wij zien de mogelijkheden wel en zo wordt er nog meer bereikt met de vele miljoenen euro’s overheidssubsidie."