Neues tragbares Hochleistungsgerät analysiert giftige Gase und Luftschadstoffe

Vor dem Hintergrund der wachsenden Besorgnis über die Sicherheit von Handelsfrachtgütern in Europa hat das EU-finanzierte IRON-Projekt ein Handgerät für die Gaserkennung im ppb-Bereich (sub-parts per billion; Teile pro Milliarde) auf Grundlage urheberrechtlich geschützter Laserspektroskopie im mittleren Infrarot in Kombination mit patentierter Photoakustiktechnik entwickelt.

Industrielle Technologien

Existierende Geräte zur Analyse von giftigen Gasen und Luftschadstoffen haben hinsichtlich Größe, Leistungsfähigkeit, Vielseitigkeit und Benutzerfreundlichkeit ihre Grenzen. Das von der EU finanzierte IRON-Projekt hat einen Miniaturdetektor entwickelt, der sowohl die Empfindlichkeit als auch die Selektivität zu bieten hat, um kleine Konzentrationen mehrerer Gase zuverlässig und gleichzeitig nachzuweisen. Hier bietet sich ein Spektrum neuer Anwendungen von der Sicherheitsüberwachung von Frachtcontainern bis hin zum Sprengstoffnachweis. Zudem eröffnen sich Möglichkeiten innerhalb der wachsenden ökologischen Wirtschaft. Die durch die Lösung des IRON-Projekts mögliche zuverlässige Detektion kleiner Konzentrationen gefährlicher Gase führte zur Einführung neuer Produkte auf dem Markt. Dazu zählten GASERA ONE SHED und GASERA FORMALDEHYDE. Von fest montierten Analysatoren bis hin zu tragbaren Handmessgeräten Mit der vom Projekt angebotenen Technik können die Anwender geringe Konzentrationen von Gasen gleichzeitig messen. Projektmitglied und Geschäftsführer von Gasera, Dr. Ismo Kauppinen, erklärt dazu: „Hohe Selektivität und hohe Empfindlichkeit bei der Messung von mehreren Gasen ermöglichen uns, eine überaus wettbewerbsfähige Technologie anzubieten, die in etlichen Szenarien wie etwa bei Emissionsprüfungen in der Fahrzeugindustrie oder bei Formaldehydmessungen innerhalb von Luftqualitätsanwendungen von Nutzen ist.“ Das Gerät arbeitet durch Einschließen einer Gasprobe in einer Messkammer. Zur Identifizierung wird dann ein Laser verwendet, um das Gas mit Infrarotlicht in Frequenzen entsprechend denen zu bestrahlen, die in bekannten Gasmolekülen zu finden sind. Ist das Probengas in der Kammer vorhanden, wird ein Teil der Infrarotenergie vom Gas absorbiert, was zu einem lokalen Anstieg von Wärmeenergie, Druck und Temperatur führt. Dieser Abstimmungsprozess resultiert darin, dass die photoakustische Kammer akustische Wellen derselben Frequenz erzeugt, die im Folgenden unter Einsatz der patentierten Cantilever-Technik in elektrische Signale für ein Mikrofon umgewandelt werden, das 100-mal empfindlicher als konventionelle Mikrofone ist. So ist die IRON-Projektlösung nicht nur an der Grenze zur High-End-Technologie angesiedelt, sondern es werden außerdem viele neue Komponenten wie etwa Laser und gleichermaßen Technologien eingesetzt, die mit dem Internet der Dinge in Verbindung stehen. Zur ganzheitlichen Überwachung kommt eine Cloud-basierte Plattform zum Einsatz, um für Datenanalysen von einer Vielzahl von Instrumenten zu sorgen sowie eine Vielfalt von Kommunikationsarchitekturen einzubinden. Das Projekt hat mit Erfolg einen bereits existierenden Markt für tragbare Analysegeräte erobert, die Funktionseigenschaften auf Laborniveau voraussetzen. Möglich wurde das, indem man sich nicht ausschließlich auf die technische Entwicklung sondern auch auf die Ermittlung der Anforderungen und Erwartungen der Nutzer, insbesondere im Zusammenhang mit dem Frachtumschlag, konzentrierte. So konnte das Team eine einzigartige und skalierbare Überwachungslösung mit integrierten wertsteigernden Funktionen wie etwa längerer Batteriebetriebszeit, kürzerer Messzeit, Vermeidung giftiger Gashilfsstoffe, Onlineanalyse und automatischer Benachrichtigung über gefährliche Konzentrationen entwickeln. Zur Erklärung, warum momentan nur wenige Lösungen zur Verfügung stehen, legt Dr. Kauppinen dar: „Das Problembewusstsein ist eher gering und relevante Richtlinien sind nicht vorhanden, was bedeutet, dass derzeit nur in ausgewählten Häfen ganzheitliche Lösungen existieren.“ Er ergänzt: „ Wir gehen davon aus, dass sich das in den kommenden Jahren ändern wird, da man allgemein erwartet, dass es EU-Strategien geben wird, die der Verbesserung der Sicherheit des internationalen Handels dienen werden.“ Nachhaltiger Fortschritt ohne Beeinträchtigung von Umwelt, Sicherheit oder Wohlbefinden Die technischen Entwicklungen des IRON-Projekts haben bereits zu Abgasemissionstests (SHED) und Luftqualitätsmessungen von Weltklasse beigetragen, mit denen schon geringe Formaldehydkonzentrationen nachgewiesen werden können, was normalerweise ein sehr schwieriger Prozess ist. Dieselbe Technologie kann auch auf Szenarien angewendet werden, in denen das Vorhandensein mehrerer Gaskomponenten eine riesige Herausforderung darstellt. Dazu zählen die Sicherheit von Frachtcontainern, die Überwachung der Luftqualität in Innenräumen sowie die Erkennung von versteckten Personen, Sprengstoffen und Rauschgift. Mittels einer Kombination dieser Anwendungen im aktuellen Marktangebot unterstützt IRON maßgeblich die Initiativen der EU für sicheren Handel, für Verbraucherschutz, soziale Rechte und Umweltvorschriften. Zu den Plänen für die nahe Zukunft sagt Dr. Kauppinen: „Wir werden unsere Algorithmik mit Hilfe von mehr Vor-Ort-Tests, bei denen Labortests zum Vergleich zur Verfügung stehen, kontinuierlich verbessern. Wir gehen davon aus, dass das immer einfacher werden wird, da das Bewusstsein für die Sicherheit von Fracht und Lager zunimmt.“

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Neues tragbares Hochleistungsgerät analysiert giftige Gase und Luftschadstoffe

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