Kostengünstige Sensoren zum Aufspüren von Benzen

Französische Forscher des CEA (französisches Zentrum für Atomenergie) haben neuartige und kostengünstige chemische Sensoren entwickelt, die das Aufspüren von Benzen (C6H6) ermöglichen.

Diese Sensoren bestehen aus einem anorganischen Polymer, das wiederum aus Milliarden von Poren besteht, die jeweils einen Durchmesser von zehn Ångström (ein Millionstel Millimeter) haben. Bei dieser Größe können nur wenige Moleküle wie Benzen, Toluen oder Formaldehyd durch das Material gleiten. Außerdem besitzt der poröse Werkstoff eine solche Komplexität, dass ein Schadstoff kaum eine Chance hat, sich daraus zu befreien. „Im menschlichen Maßstab entspricht dieses Netzwerk einem Labyrinth von der Größe Frankreichs.

Ein Molekül in der Dimension eines Menschen bräuchte dann eine Ewigkeit, um dieses Labyrinth verlassen zu können. Da das optische Aufspüren nicht länger als eine Viertelstunde dauert, ist es also vollkommen relevant.“, so Thu-Hoa Tran-Thi, Leiter des Projekts in CEA-Saclay (in der Nähe von Paris). Dieser einzigartige Weg hat das Interesse der Firma Environnement SA, ein in der Pariser Region angesiedeltes KMU, geweckt, das sich auf das Gebiet der Umweltüberwachungssysteme spezialisiert hat und die Forschungsarbeit zum Teil finanziell unterstützt.

„Diese Art von Sensor hat einen dreifachen Vorteil: er ist tragbar, kostengünstig und ist sofort für eine Messung geeignet“, so Daniel Moulène, CEO von Environnement SA. Der Werkstoff ist für zwei verschiedene Anwendungen geeignet. Die eine bezieht sich auf die Expositionsmessungen, bei denen der Schadstoffgehalt mehrere Stunden lang verfolgt werden kann. Dabei kommt ein „monoporöses“ Trägermaterial (Größe der Poren unter 2 nm) zum Einsatz. Die andere Anwendung bezieht sich auf die Überwachung des höchsten Verschmutzungsgrades, bei dem der Schadstoff so schnell als möglich in das Material eindringen soll. In diesem Fall wird ein „biporöses“ Trägermaterial genutzt, bei dem größere Poren (Durchmesser: 5nm) die kleineren Poren umschließen. In allen Fälle sind die Werkstoffe vollkommen wieder verwendbar: eine Erhitzung auf 150 Grad vernichtet die gefangenen Schadstoffe ohne das Trägermaterial zu beschädigen, so dass es schon für die nächste Messunge bereit ist.

Kontakt: Thu-Hoa Tran-Thi – CEA/Saclay, tranthi@drecam.cea.fr