Stellen Sie sich vor, Sie könnten allein durch das Fahrradfahren einen Beitrag zur wissenschaftlichen Forschung leisten: Ihr Fahrrad sammelt automatisch wertvolle Daten zur Luftqualität in den verschiedenen Stadtteilen, durch die Sie radeln, und schafft so ein mobiles Netzwerk von Luftqualitätsmonitoren. Das ist die Vision, an der eine Gruppe von Studenten der Boston University arbeitet.
Für ihr Abschlussprojekt entwickelte ein Team von Studenten der Fakultät für Ingenieurwissenschaften ein kompaktes Luftqualitätssensorpaket, das an der Vorderseite eines Fahrrads von Bluebikes, Bostons öffentlichem Fahrradverleihnetz, befestigt werden kann. Wenn Luft durch die Sensorbox strömt, misst sie die lokalen Werte von Kohlendioxid, Methan, Feinstaub und Stickoxiden und zeichnet gleichzeitig Temperatur und Luftfeuchtigkeit auf. Der Sensor ist mit einem GPS ausgestattet, um genau zu bestimmen, wo Daten erfasst werden, sowie mit einem Beschleunigungsmesser, einem Gerät, das die Bewegung des Fahrrads erfasst und so weiß, wann es sich ein- und ausschalten muss.
Es erwies sich als Herausforderung, all diese Geräte in einen 5 x 8 Zoll großen Karton zu quetschen und sicherzustellen, dass die elektrische Ausrüstung auf einem Fahrrad herumgeschleudert werden konnte, ohne Schaden zu nehmen, und gleichzeitig vor rauem Wetter und Regen geschützt blieb.
„Alle Komponenten des Projekts sind gleichermaßen wichtig“, sagt Sofiya Filippova, die im Herbst 2023 mit der Arbeit an dem Projekt begonnen hat. „Denn wenn die Elektronik nicht funktioniert, die Kommunikation nicht funktioniert oder das physische Gehäuse nicht vorhanden ist, fällt alles auseinander.“ Hinzu kam die zusätzliche Aufgabe, sicherzustellen, dass die Sensorbox weder das Betriebssystem von Bluebikes noch das Fahrerlebnis beeinträchtigt.
Filippova hat sich in den letzten beiden Semestern mit all diesen Elementen beschäftigt, gemeinsam mit ihren Teamkollegen Lorenzo Barale, Luisa DiLorenzo, Maya Lobel, Leon Long, Benjamin Pedi und Kai Raina Tung und Emily Ryan, einer außerordentlichen Professorin für Maschinenbau. Nach Monaten des Tüftelns und Verkabelns hatte das Team ein endgültiges Design entwickelt und die Sensorbox auf eine Probefahrt mitgenommen. Sie wurde mit kleinen Kabelbindern am Vorderkorb eines Bluebikes-Fahrrads befestigt. Die Studenten fuhren abwechselnd mit dem Fahrrad, jeder durch ein anderes Bostoner Stadtviertel. Am Ende ihrer Testfahrten überprüften sie die aufgezeichneten Daten in einem Cloud-basierten Kommunikationssystem, das Datenpunkte anzeigte, die Block für Block in der ganzen Stadt abgebildet waren.
„Man kann deutlich sehen, wo die Daten abgebildet sind, im Maßstab eines Häuserblocks, und das ist in unseren Augen ein großer Erfolg“, sagt Filippova. Mit solch vielversprechenden Ergebnissen und Potenzial gewann das Team den Janetos Climate Action Prize 2024, eine Auszeichnung, die an Studierende verliehen wird, die an einem Projekt mit großer Wirkung arbeiten.
Für ihr Abschlussprojekt entwickelte ein Team von Studenten des Boston University College of Engineering ein kompaktes Luftqualitätssensorpaket, das an der Vorderseite eines Bluebikes, Bostons öffentlichem Fahrradverleihsystem, angebracht werden kann. Bildnachweis: Devin Hahn, Boston University Productions.
Weltweit wird die Luftverschmutzung immer schlimmer. Autos, Straßen, Infrastruktur für fossile Brennstoffe, Rauch von Waldbränden, Industrieanlagen und andere menschliche Aktivitäten machen die Luft oft schmutzig und ungesund. Doch die Qualität der Luft, die wir atmen, kann von Stadt zu Stadt und von Viertel zu Viertel unterschiedlich sein. Ryan, stellvertretender Direktor des IGS, war an der Leitung dieses Projekts beteiligt, um ein umfassenderes Bild der Luftverschmutzung in Boston zu erhalten.
„Spiegeln die derzeit erhobenen Daten die Luftqualität in jedem Stadtviertel wider? Auf gar keinen Fall“, sagt sie. Derzeit meldet Boston Luftqualitätsdaten von fünf Sensoren in der ganzen Stadt – in Kenmore Square, Chinatown, Dorchester, Chelsea und Roxbury. Ein ausgedehntes Netzwerk von Luftsensoren, die ständig Daten sammeln und kartieren, könnte also wertvolle Erkenntnisse über Orte liefern, an denen es keine Luftüberwachung gibt, und könnte Versorgungsunternehmen sogar dabei helfen, Gebiete zu finden, in denen Methan aus Gasleitungen austritt, oder städtische Wärmeinseln zu lokalisieren, die mehr Bäume und Schatten vertragen könnten.
„Wir wissen, dass die örtlichen Bedingungen die Luftqualität vor Ort stark beeinflussen“, sagt Ryan. „Das Wetter hat Auswirkungen darauf, aber auch Züge, Busse und Autobahnen. Es gibt also viele Interessengruppen, die an diesen Daten interessiert sein könnten.“
Bevor man Luftsensoren an Leihfahrrädern sieht, ist noch viel zu tun. Das Ziel des Teams für den Sommer ist es, die Beratungen mit dem Unternehmen fortzusetzen, das die Idee unterstützt und an ihr interessiert ist, und an der Validierung der gesammelten Daten zu arbeiten, indem sie mit kommerziellen Luftsensoren verglichen werden, die bereits für Forschungszwecke auf dem BU-Campus verwendet werden. Ryan ist auch im Gespräch mit BU Facilities Management & Operations, um die Möglichkeit zu prüfen, Sensorpakete in die BU-Shuttlebusse einzubauen.
Filippova sagt, dass ihr die Erfahrung mit dem Team sehr viel Spaß gemacht hat und sie den Sommer über weiter mit Ryan zusammenarbeiten wird, bevor sie an der BU ein Masterprogramm für Maschinenbau beginnt.
„Unser Team hatte die beste Zeit zusammen“, sagt sie. „Ich glaube, dass wir am Ende ein gutes Produkt herstellen konnten, weil wir so viel Spaß dabei hatten.“
Diese Geschichte wurde mit freundlicher Genehmigung der Boston University erneut veröffentlicht. Lesen Sie die Originalgeschichte Hier.