Der Messtechniker Andreas Schütze und sein Team entwickeln derzeit ein neuartiges Sensorsystem, das kleinste Gaskonzentrationen zuverlässig erfassen soll.

Bild: Oliver Dietze

Giftige Gase erfassen Neues System soll Arbeitsschutz in der Kunststoffindustrie verbessern

08.06.2020

Beim Verarbeiten und Recyceln von Kunststoffen können gesundheitsschädliche Dämpfe oder Gase entstehen. Bislang wird das nur stichprobenartig überprüft. Ein neues System soll die Luftqualität in der Kunststoffindustrie nun permanent im laufenden Betrieb überwachen und Arbeiter bei bedenklichen Konzentrationen warnen.

Wird Kunststoff recycelt, kommt einiges zusammen: Was aus gelben Säcken quillt, ist weit weg von sortenrein. Tuben, Flaschen und Behälter enthalten noch Reste von beispielsweise Waschmitteln oder Reinigern, auf den Etiketten sind Kleb- und Farbstoffe.

Zwar wird alles vor dem erneuten Schmelzen sortiert und gewaschen. Ganz verhindern lassen sich Rückstände und Verunreinigungen aber nicht. Und das kann bei hohen Verarbeitungstemperaturen dazu führen, dass Gase austreten.

Zwar sind nicht alle davon grundsätzlich schädlich für Mensch und Umwelt. Dennoch kann ein gasförmiger Cocktail aus gesundheitsgefährdenden Stoffen entstehen, die potenziell Krebs erzeugen, Keimzellen schädigen oder Atemwege, Augen und Haut reizen. Auch beim Weiterverarbeiten der Kunststoffe kann dies passieren, etwa beim Veredeln durch Zugabe von Stoffen, die den Kunststoff besonders robust, schwer entflammbar, hitze- oder UV-beständig machen sollen.

Stichproben genügen nicht

„Die Emissionen, die beim Recycling oder bei der Wiederverarbeitung von Kunststoffen entstehen, werden heutzutage nicht durchgängig prozessbegleitend überprüft“, sagt der Messtechniker Prof. Dr. Andreas Schütze von der Universität des Saarlandes. Im besten Fall finden in regelmäßigen Abständen Referenzmessungen statt. „Diese Stichproben bilden jedoch die starken Schwankungen etwa beim Recycling nicht korrekt ab und können daher die Gefährlichkeit an den Arbeitsplätzen nicht bewerten“, erklärt Schütze.

Der Messtechniker will deshalb nun gemeinsam mit dem SKZ – Kunststoff-Zentrum ein Sensorverfahren entwickeln, das die Luftqualität während des Verarbeitungsprozesses zuverlässig und pausenlos im Auge behält. Überschreiten die ermittelten Werte eine kritische Grenze, schlägt es sofort Alarm.

Damit wird zum einen der Arbeitsschutz verbessert. Doch noch ein weiterer Vorteil entsteht für Kunststoffverarbeiter: „Mithilfe eines solchen Sensorsystems und der damit zur Verfügung stehenden kontinuierlichen Messwerte können die Unternehmen ihre Verarbeitungsprozesse so einstellen und fahren, dass Emissionen generell reduziert werden“, sagt My Sa Marschibois, wissenschaftliche Mitarbeiterin an Schützes Lehrstuhl für Messtechnik.

Niedrigste Gaskonzentrationen erfassen

Das Spektrum an Stoffen, die das neue Sensorsystem in niedrigster Konzentration erkennen muss, ist prinzipiell groß. Es reicht von Benzol über krebserregende Styrole bis hin zu flüchtigen organischen Verbindungen. Schütze und sein Team sind Spezialisten für neuartige Gassensorsysteme. Ihre Verfahren wurden bereits mehrfach ausgezeichnet und erfassen inzwischen alle Arten von Gasen und deren jeweilige Konzentrationen. Deshalb sollen den hochempfindlichen Messfühlern auch kleinste Spuren nicht entgehen.

„Unsere Systeme sammeln Moleküle und messen anschließend deren Menge“, erläutert Schütze. „Unter einer Milliarde Luftmolekülen können wir einzelne giftige Moleküle aufspüren. Hierzu entwickeln wir Systeme auf Basis von Halbleitergassensoren und weiteren Sensoren mit Projektpartnern so weiter, dass wir die Nachweisgrenze immer weiter reduzieren können.“

Für ihr neuestes System kombinieren die Messtechniker ihre Halbleitergassensoren jetzt mit einer elektrochemischen Zelle und einem Photoionisationsdetektor und führen damit Testmessungen und -auswertungen aus. Interessierte Firmen, die sich am Projekt beteiligen wollen, können sich an die Forschungseinrichtungen wenden (Prof. Dr. Andreas Schütze, +49-681-302-4663, schuetze@LMT.uni-saarland.de).

Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie fördert die Forschung im Rahmen des Projektes „Entwicklung eines Konzepts zur robusten und kontinuierlichen Emissionsmessung bei Compoundierung und Recycling von Kunststoffen“ (KORE).

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  • „Unter einer Milliarde Luftmolekülen können wir einzelne giftige Moleküle aufspüren“, sagt Prof. Dr. Schütze vom Lehrstuhl für Messtechnik an der Universität des Saarlandes.

    Bild: Oliver Dietze

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