Innovatieve sensoren voor sporendruk

De ontwikkeling van dergelijke sensor is echter fundamenteler van aard dan gebruikelijk is in Interreg projecten. Het Sensor Engineering Departement van de UM heeft al heel wat ervaring in het ontwikkelen en implementeren van innovatieve sensoroplossingen in het werkveld en focust binnen Energlik op de ontwikkeling van een proof-of-principle prototype sporensensor.

Dergelijke sensor bestaat vandaag nog niet. Het detecteren van sporen in een kas gebeurde al wel in kleinschalige projecten met rudimentaire technieken maar een hoogtechnologische sensoroplossing om sporen in real-time te detecteren en de eindgebruiker te informeren, bestaat nog niet. De interesse vanuit het werkveld is nochtans enorm groot. Als de sporendruk in de kas continu gemonitord kan worden, is het mogelijk om schimmelinfecties te voorkomen en kan er bij een lagere temperatuur en dus energie-efficiënter gekweekt worden.

UM heeft in dit project gekozen voor een aanpak die reeds geleid heeft tot de succesvolle ontwikkeling van een bacteriesensor voor toepassing in de voedingsindustrie. Vervolgens wordt er een dunne polymeerlaag op een chip aangebracht waar deze sporen worden ingedrukt. Zo vormt de polymeerlaag als het ware een mal rond de sporen. Het verwijderen van de sporen uit deze mal, zal leiden tot het creëren van een zogenaamd surface imprinted polymer (SIP). Deze SIP-laag bevat duizenden putjes die qua grootte en vorm maar ook qua chemische functionaliteit, matchen met de sporen waarvoor een afdruk wordt gemaakt. Wanneer de SIP vervolgens terug in contact komt met deze sporen, zullen deze selectief aanhechten aan de laag, hetgeen door de sensor gedetecteerd wordt.

Het doel is om binnen Energlik te komen tot een werkbaar prototype dat in staat is om sporen selectief op te sporen in vloeistof. Er zal ook al een plan worden opgesteld om deze sensor in vervolgtrajecten verder door te ontwikkelen tot een prototype dat de sporendruk in lucht kan meten, al dan niet indirect.

De impact op het energieverbruik in een kas is veelal indirect. Momenteel wordt er gekweekt bij hoge temperaturen om de relatieve luchtvochtigheid binnen de perken te houden zodat als er sporen aanwezig zouden zijn, deze zich minder makkelijk verspreiden en de kans op schimmelinfectie tot een minimum herleid wordt. Dit proces kan microbiologisch efficiënter verlopen als een sensor in real-time de sporendruk in de lucht kan meten. De temperatuur in de kas kan afgestemd worden op de sporendruk en zal in velen gevallen lager kunnen ingesteld worden dan vandaag het geval is.

Het team aan de UM is intussen geslaagd in het opzetten van een sporenkweek en de eerste SIP-lagen werden succesvol gesynthetiseerd en gekarakteriseerd. De lagen lijken in staat sporen selectief te binden, hetgeen door de sensor opgepikt kan worden. In de komende maanden wordt het prototype op labschaal verder getest en doorontwikkeld voor verschillende types sporen.