In der Schweiz haben Forschende der Empa, der EPFL und des CSEM ein smartes und „grünes“ Sensoretikett entwickelt, die Temperatur und Luftfeuchtigkeit in Echtzeit misst – und auch erkennen kann, ob eine Temperaturschwelle überschritten wurde. Das elektronische Etikett selbst ist dabei komplett bioabbaubar.
In dem vierjährigen Projekt Greenspack haben die Forschenden ein smartes Etikett entwickelt, die die Temperatur und die relative Luftfeuchtigkeit misst, und sich daran «“erinnern“ kann, wenn eine bestimmte Temperaturschwelle überschritten wurde. Dabei ist der kleine Aufkleber nicht nur Silicium-frei, sondern auch vollständig biologisch abbaubar. Das Projekt wurde vom Schweizerischen Nationalfonds (SNF) und der Innosuisse im Rahmen des Bridge Discovery-Programms gefördert.
Leiterbahnen mit Gedächtnis
Um ihre Aufgabe zu erledigen, braucht die smarte Etikette weder eine Batterie noch einen Sender. Vielmehr funktioniert sie ähnlich wie ein RFID-Chip. Sie enthält gedruckte Bahnen aus leitenden Materialien, die Stromkreise bilden. Werden diese Stromkreise einem elektromagnetischen Feld ausgesetzt, beispielsweise durch einen Etikettenleser, entsteht eine Resonanz, die vom Leser entziffert werden kann. Das Raffinierte daran: Je nach Umgebungstemperatur oder Luftfeuchtigkeit verändern sich die Leitfähigkeit und die Kapazität der einzelnen Stromkreise und somit auch ihre Resonanz. Diese Änderung gibt Auskunft über die aktuelle Temperatur und Feuchtigkeit – ganz ohne komplizierte Messtechnik.
Die Forschenden wollten dem Etikett außerdem eine Art Gedächtnis verleihen. Wird die Temperatur von 25° überschritten, schmilzt ein winziges Element in einer der Leiterbahnen, wodurch der Stromkreis irreparabel unterbrochen wird. Beim nächsten Ablesen zeigt das Etikett an: Diese Sendung war einmal zu warm.
Diese Technologie entlastet die Lieferkette und reduziert ihren CO2-Fussabdruck: Potenziell beschädigte Waren werden so früher erkannt und müssen nicht weitergeschickt werden. Ist die Lieferung durch die Temperatureinwirkung lediglich weniger lang haltbar geworden, so kann sie etwa an einen näheren Einsatzort umgeleitet werden.
„Je nach den Materialien, die wir verwenden, können wir die Temperaturschwelle auch anders setzen. Denkbar wären zum Beispiel Etiketten für tiefgefrorene Güter.“
Gustav Nyström, Leiter des Empa-Labors Cellulose and Wood Materials
Biologisch abbaubar und nachhaltig
Die Vision der Forschenden ist, die Etiketten am Zielort zu kompostieren oder dem Kartonrecycling zuzuführen. Für das Substrat haben die Empa-Forschenden ein Material entwickelt, das aus einem Biopolymer sowie aus Cellulose-Fasern besteht. Um die Leiterbahnen zu drucken, nutzten sie eine eigens entwickelte Tinte, die das biologisch resorbierbare Metall Zink enthält.
Quelle: Empa
