Flüssigkeits-Monitoring

Sensortechnik zur Überwachung von CO₂-Speichern im Ozean

Das Meer kann im Kampf gegen den Klimawandel eine entscheidende Rolle spielen: Tiefliegende Basaltschichten im Meeresboden können als Speicher von Kohlendioxid (CO₂) genutzt werden. Im Verbundprojekt AIMS3 führen die Projektpartner intensive Studien und Experimente durch, die aufzeigen sollen, mit welcher technischen Methode das CO₂ möglichst kosteneffektiv und nachhaltig im Basaltgestein gespeichert und mineralisiert werden kann. Die CO₂-Abscheidung und -Speicherung (Carbon Capture and Storage, CCS) ist jedoch mit Risiken für die Umwelt verbunden, vor allem dann, wenn CO₂ wieder austritt. Es gilt also, Leckagen schnell und flächendeckend aufzuspüren.

Leckagen können schnell entdeckt werden

Fraunhofer IPM entwickelt innerhalb des Projekts einen neuartigen, schnell ansprechenden Sensor für die Überwachung von CO₂-Speichern im Meeresboden. Ein Prototyp wurde auf dem Forschungsschiff Littorina auf der Ostsee unter realen Bedingungen erfolgreich getestet. Der membranfreie Sensor basiert auf ATR-Spektroskopie (Attenuated total reflection). Mithilfe dieser Methode detektiert der optische Sensor den gelösten CO₂-Gehalt in der rauen Umgebung des Meerwassers innerhalb weniger Sekunden, d. h. CO₂-Leckagen können schnell entdeckt werden. In der seit August 2024 laufenden zweiten Phase wird der Sensor weiterentwickelt und verkleinert, sodass er u. a. höherem Druck widersteht und tiefseetauglich eingesetzt werden kann.

Projekt AIMS3 (Alternative Szenarien, innovative Technologien und Monitoringansätze für die Speicherung von Kohlendioxid in ozeanischer Kruste, Teilprojekt der CDRmare-Mission der Deutschen Allianz Meeresforschung (DAM) »Marine Kohlenstoffspeicher als Weg zur Dekarbonisierung«), gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (Forschungsprogramm MARE:N – Küsten-, Meeres- und Polarforschung für Nachhaltigkeit)

ATR-Infrarot-Spektrometer misst CO₂ in Flüssigkeiten

In der Getränkeindustrie besteht ein starkes wirtschaftliches Interesse an der Online-Überwachung verschiedener Prozessparameter, wie zum Beispiel an der Konzentration des gelösten Kohlendioxids, des Alkohol- und des Zuckergehalts. Auch heute noch ist es gängige Praxis, die Parameter im betriebseigenen Labor zeitnah zu bestimmen. Um die steigenden Anforderungen an Prozesssicherheit, Qualitätskontrolle und Wirtschaftlichkeit zu erfüllen, sind jedoch zunehmend Online-Überwachungen gefragt.

Fraunhofer IPM hat in Zusammenarbeit mit der Fa. Centec GmbH einen optischen Sensor zur  Bestimmung von Kohlendioxid in Getränkeprozessen entwickelt. Der Sensor basiert auf dem Infrarot-optischen Messverfahren der abgeschwächten Totalreflexion (ATR, attenuated total reflection). Die Fa. Centec bietet den Sensor inzwischen nach weiteren prozessspezifischen Anpassungen als Produkt an.