Gefährliche Gase mit Laserlicht aufspüren

Ein neuartiges optisches Nachweissystem für die gleichzeitige Bestimmung von Methan und Äthan.

Erdgas – man riecht es nicht, man schmeckt es nicht, man sieht es nicht. Es gilt als Energieträger der Zukunft, da es relativ sauber verbrennt. Doch es hat ein Problem: Mit einem Anteil von 80-95 Prozent, je nach Förderquelle, ist Methan – neben etwas Äthan – der Hauptbestandteil von Erdgas.

Wegen dieser chemischen Bestandteile ist Erdgas leicht entzündbar und in Gemischen mit Luft hochexplosiv. Um daher in Haushalten den Endverbraucher vor eventuell ausströmendem Erdgas zu warnen, mischt man ihm so genannte Odorierungen bei, das sind geruchsintensive, aber ungiftige Verbindungen. Am „Gestank nach faulen Eiern“ ist dieses Gas dann zu erkennen. Mag dieser Schnüffeltest in geschlossenen Räumen noch ausreichen, so gilt dies nicht mehr im Freien. Zudem kann ein professionelles Nachweissystem nicht auf einer personenabhängigen olfaktorischen Empfindung basieren.

Deshalb hat Siemens Environmental Systems in Poole, England, in Zusammenarbeit mit Advantica Technologies und der englischen Umweltbehörde ein neuartiges optisches Gas-Messsystem, genannt GLIDE (Gas Leak Identification Detector) entwickelt. Im Gegensatz zu herkömmlichen, auf Flammenionisation operierenden Gasdetektoren, bei denen das zu bestimmende Gas verbrannt und anhand seiner charakteristischen Färbung identifiziert wird, misst GLIDE die Konzentration der Erdgaskomponenten Methan und Äthan über die Absorption von Infrarotlicht. Damit ist auch ein Einsatz unter „Explosionsbedingungen“ möglich.

Das nur 1,5 Kilogramm schwere Gerät in der Größe eines Schuhkartons enthält eine Laserdiode, deren Licht in einer Messzelle auf die Gasmoleküle trifft. Der Lichtstrahl erfährt durch die Anwesenheit von Gasmolekülen eine Konzentrations-abhängige Schwächung, die von einem Detektor registriert wird. GLIDE besticht durch besondere Eigenschaften. So besitzt das Gerät einen weiten dynamischen Messbereich, der sich von 0,0005 bis 100 Prozent Methananteilen erstreckt.

Ein weiterer Vorteil ist der parallele Messmodus. In dieser Betriebsart misst der Anwender nicht nur den genauen Methan- und Äthangehalt, sondern kann aufgrund deren Absolutanteilen sofort zwischen Erdgas und Äthan-freiem Bio- beziehungsweise Deponiegas unterscheiden. Da das Instrument nur auf diese beiden Gase anspricht, wird die Analyse auch durch kurzkettige Kohlenwasserstoffen aus Autoabgasen nicht verfälscht. Der rasche Nachweis, die einfache Handhabung und das geringe Gewicht machen GLIDE zu einem idealen Messgerät um Freilandflächen, Niederdruckleitungen und Pipelines auf Erdgaslecks zu überprüfen. Die Markteinführung von GLIDE ist für Ende 2002 vorgesehen.