Indsendt af
Danmarks Tekniske Universitet
Resumé
Optiske teknologier kommer til at spille en bærende rolle i det 21. århundrede. Der bliver større og større krav om kvalitetssikring og dokumentation i fødevare- og medicinalindustrien, inden for materialefremstilling og i produktionen af højteknologiske komponenter. Dertil kommer et stadigt større ønske om nye målemetoder til miljøovervågning – ikke mindst af vigtige drivhusgasser såsom CO2, NOX, CH4 og SO4, hvis tilstedeværelse i atmosfæren er af stor betydning for jordens klima og menneskets aktiviteter.
Vi foreslår en ”greentech” innovationssatsning inden for optiske teknologier, som skal adressere ovennævnte behov. Der foreslås et optisk sensorteknologicenter, som skal forestå og koordinere nyudvikling af optiske sensorer til specifikke, primært industrielle, anvendelser. Danmark råder over et af Europas førende optikinstitutter med kompetencer inden for både lyskilder, sensorer og optiske systemer i hele det synlige, infrarøde og fjerninfrarøde spektralområde. Disse kompetencer vil være helt relevante i centeret. Centeraktiviteterne skal i øvrigt omfatte andre vidensinstitutioner inden for kemi, biologi, fødevarer og forbrændingsteknik samt dansk erhvervsliv. Målet er gennem tværfaglige aktiviteter at skabe grobund for ”greentech” start-up virksomheder i nye markedssegmenter samt at skabe konkurrence-forbedrende produkter i små, mellemstore og store danske virksomheder.
Udfordring og muligheder
Teknologisk set er udfordringerne i dette projekt udvikling af hurtige, berøringsløse, optiske sensorer til måling af meget små mængder af kemisk og biologisk materiale eksempelvis bakterier i fødevarer eller gasmolekyler i forbrændingsprocesser. Et enkelt eksempel inden for fødevareområdet:
Den 2. maj 2011 blev Tyskland ramt af en alvorlig diarésygdom, som påvirkede hele EU. Diaréen stammede fra E. Coli 0104. Bakterien smittede via en forurenet grøntsag (bønnespirer). Infektionen kostede 50 menneskeliv og resulterede i et estimeret økonomisk tab for EU på 2,840,000,000 $. En online og følsom målemetode til bestemmelse af kontaminering af fødevaren ville formentlig have kunnet forhindre eller mindske omfanget af epidemien. Gennem hurtig scanning og analyse i ”marken” kunne smittekilden effektivt været blevet indkredset.
Der er ligeledes et stort potentiale inden for detektion af drivhus- og forbrændingsgasser. Hurtigere og mere følsom gasanalyse fører til optimering af forbrændingsprocesser og til online miljøovervågning for eksempel af skorstene og forbrændingsanlæg.
Nye typer af optiske teknologier er i disse år under udvikling eller allerede til rådighed, som understøtter denne udfordring. Dette gælder specielt teknologier i det midtinfrarøde og fjerninfrarøde område af det elektromagnetiske spektrum, hvor netop de kemiske signaturer er særligt tydelige. Her står dansk optikforskning kompetencemæssigt særdeles godt. Udfordringen er som helhed en oplagt mulighed for et højteknologisk vidensamfund som det danske. Specifikt har Danmark et af Europas største optikinstitutter med indgående kendskab til optiske målemetoder samt en række institutter med viden om både kemi, biologi, fødevarer og forbrændingsteknik. Hertil kommer virksomheder med behov for nye måleteknikker.
Målsætning
Hovedsigtet er, at Danmark via et optisk sensorteknologicenter skal kunne tilbyde det danske og det globale marked nye typer af optiske sensorer. Disse er karakteriseret ved at kunne måle små mængder af specifikke kemiske eller biologiske stoffer med relevans for industri og samfund. Delmål er:
- Udvikling af state-of-the-art, håndterbare, optiske målemetoder/sensorer karakteriseret ved stor følsomhed, kemisk specificitet og lav pris
- Etablering af sparring og partnerskaber med industrielle virksomheder om specifikke anvendelser (nye produkter)
- Generere højteknologiske ”greentech” start-up virksomheder
Innovationsbehov
Der skal koordineres en række forskellige tiltag for at kunne realisere en sådan ambitiøs målsætning:
- Udviklings- og forskningstiltag, hvor målet er at identificere og teste de optiske målemetoder, der kan understøtte pålidelig måling af små mængder kemiske og biologiske materialer, som kræves i industrielle anvendelser.
- Udvikling af industrielle fremstillingsteknologier/platforme, som kan understøtte de valgte målemetoder.
- Testfaciliteter som kan bruges ved måling, karakterisering og validering af sensorer samt ved løsning af enkeltopgaver.
- Videnspredning via uddannelse, tværfaglige seminarer og workshops.
De danske forudsætninger
Vi har via danske forskningsinstitutioner nøglekompetencer inden for optiske målemetoder herunder state-of-the-art lyskilder og nye detektorer. Denne viden giver et solidt afsæt til at forestå den optiske sensorudvikling. Danmark har ligeledes en stærk position inden for kemisk-, biologisk-, forbrændingsteknisk- og fødevareanalyse. Det vil på produktudviklingsdelen være essentielt at få tilført kompetencer fra ind- og udland. Dette kan realiseres gennem danske virksomheder, teknologiske institutter, interesseorganisationer, men også gennem internationale partnerskaber. Sverige og Tyskland er oplagte samarbejdslande på grund af industriel viden om optiske produkter.
Effekter og potentialer
Der forventes en række positive effekter:
- Nye optiske sensorer, som danner grobund for nye grønne virksomheder samt blive til nye produkter i eksisterende virksomheder.
- En særlig mulighed for at Danmark bliver førende inden for midt- og fjerninfrarøde teknologier til ”greentech” formål.
- Det foreslåede initiativ styrker dansk optisk innovation gennem førnævnte partnerskaber og ved at kunne tilbyde gode monteringsteknikker/platforme samt tilbyde test og validering.
- En række uddannelsesmæssige tiltag, som resulterer i ingeniører med nye kompetencer rettet mod morgendagens industrielle anvendelser.