Von Arndt Reuning
Thomas Meindorf hat einen feinen Riecher für Altöl. Damit schnuppert er einmal kurz an einer Probe und kann genau bestimmen, wie alt der Schmierstoff ist. Dieser "Riecher" ist eine elektronische Nase. Solche Geruchssensoren werden zum Beispiel benutzt, um die Qualität von Weinen zu bestimmen. Aber mit Altöl funktioniert es auch. Thomas Meindorf erklärt, wie ihm die Idee dazu gekommen ist.
Das liegt eigentlich nahe, wenn man an Ölen riecht und jeden Tag mit Ölen zu tun hat, dann weiß man, dass Öle, wenn sie altern, einen charakteristischen Geruch annehmen. Und darüber sind wir eigentlich auf die Idee gekommen, das mit der elektronischen Nase zu messen. Für den charakteristischen Geruch von Altöl sind verschiedene flüchtige Verbindungen verantwortlich. Sie entstehen, wenn die langen Moleküle des Öls mit dem Sauerstoff aus der Luft reagieren. Dabei ändern sie ihren chemischen Charakter.
Das Öl wird oxidiert. Und im Zuge dieses Oxidationsprozesses entstehen Folgeprodukte: Aldehyde, Ketone, kurzkettige Säuren, die aus dem Öl heraustreten. Je älter das Öl ist, desto mehr von diesen Oxidationsprodukten entstehen. Aber nicht nur ihre Menge ist entscheidend. Denn wie auch Wein besitzt Maschinenöl eine Art Bouquet, das sich aus vielen einzelnen Duftnoten zusammensetzt. Dieses Bouquet kann Thomas Meindorf in seine geruchlichen Bestandteile zerlegen.
Die elektronische Nase kann sechs unterschiedliche Duftrichtungen voneinander unterscheiden. Für jede Richtung besitzt sie einen eigenen Sensor. Die Sensoren tragen unterschiedliche Beschichtungen. Dort können die flüchtigen Verbindungen aus dem Altöl andocken.
Mit einem Schwingquarz wird ihre Menge bestimmt. Ein Schwingquarz befindet sich in jeder Digitaluhr. Für sie ist er genau das, was das Pendel für eine mechanische Uhr ist: ein Taktgeber. Die Frequenz eines mechanischen Pendels ändert sich mit seiner Länge.
Bei einem Schwingquarz ist das etwas anders. Je mehr Substanzen dort andocken, desto langsamer schwingt er. Aus den sechs unterschiedlichen Frequenzen der Schwingquarze an den Sensoren ergibt sich somit eine Art Muster, das sich im Laufe der Alterung auf charakteristische Weise ändert. Was für ein Öl verwendet wird, spielt dabei keine Rolle. Thomas Meindorf:
Wir haben bis jetzt im Rahmen unseres Projektes verschiedenste Öle, sowohl einige Bioöle, Esterflüssigkeiten als auch Mineralöle untersucht. Und bei den bislang untersuchten Ölen zeigte sich ein ganz guter Verlauf, dass wir verschiedenste Öle detektieren können.
Die Mess-Station hat Thomas Meindorf an der Universität Aachen entwickelt, am Institut für fluidtechnische Antriebe und Steuerungen. Die elektronische Nase selbst stammt von der Firma HKR Sensorsysteme. Auf äußere Einflüsse reagiert sie ein wenig empfindlich. Thomas Meindorf schlägt daher vor, sie in stationären Anlagen einzusetzen, beispielsweise in Fertigungsstraßen, die mit Hydrauliköl arbeiten. Aber auch eine andere Anwendung ist möglich. Meindorf:
Eine Idee, die wir hatten, ist dass man so etwas ganz gut bei Windkraftanlagen einsetzen kann, weil diese Anlagen recht teuer sind, Ölwechseln gerade bei den geplanten Off-Shore-Anlagen sehr aufwändig ist und wäre es natürlich wünschenswert, dass man wirklich, bevor man das Öl draußen auf dem Meer wechselt, auch hundertprozentig weiß, dass das Öl schlecht ist, und da wird man eventuell auch etwas mehr Geld ausgeben für einen derartigen Sensor.
Thomas Meindorf hat einen feinen Riecher für Altöl. Damit schnuppert er einmal kurz an einer Probe und kann genau bestimmen, wie alt der Schmierstoff ist. Dieser "Riecher" ist eine elektronische Nase. Solche Geruchssensoren werden zum Beispiel benutzt, um die Qualität von Weinen zu bestimmen. Aber mit Altöl funktioniert es auch. Thomas Meindorf erklärt, wie ihm die Idee dazu gekommen ist.
Das liegt eigentlich nahe, wenn man an Ölen riecht und jeden Tag mit Ölen zu tun hat, dann weiß man, dass Öle, wenn sie altern, einen charakteristischen Geruch annehmen. Und darüber sind wir eigentlich auf die Idee gekommen, das mit der elektronischen Nase zu messen. Für den charakteristischen Geruch von Altöl sind verschiedene flüchtige Verbindungen verantwortlich. Sie entstehen, wenn die langen Moleküle des Öls mit dem Sauerstoff aus der Luft reagieren. Dabei ändern sie ihren chemischen Charakter.
Das Öl wird oxidiert. Und im Zuge dieses Oxidationsprozesses entstehen Folgeprodukte: Aldehyde, Ketone, kurzkettige Säuren, die aus dem Öl heraustreten. Je älter das Öl ist, desto mehr von diesen Oxidationsprodukten entstehen. Aber nicht nur ihre Menge ist entscheidend. Denn wie auch Wein besitzt Maschinenöl eine Art Bouquet, das sich aus vielen einzelnen Duftnoten zusammensetzt. Dieses Bouquet kann Thomas Meindorf in seine geruchlichen Bestandteile zerlegen.
Die elektronische Nase kann sechs unterschiedliche Duftrichtungen voneinander unterscheiden. Für jede Richtung besitzt sie einen eigenen Sensor. Die Sensoren tragen unterschiedliche Beschichtungen. Dort können die flüchtigen Verbindungen aus dem Altöl andocken.
Mit einem Schwingquarz wird ihre Menge bestimmt. Ein Schwingquarz befindet sich in jeder Digitaluhr. Für sie ist er genau das, was das Pendel für eine mechanische Uhr ist: ein Taktgeber. Die Frequenz eines mechanischen Pendels ändert sich mit seiner Länge.
Bei einem Schwingquarz ist das etwas anders. Je mehr Substanzen dort andocken, desto langsamer schwingt er. Aus den sechs unterschiedlichen Frequenzen der Schwingquarze an den Sensoren ergibt sich somit eine Art Muster, das sich im Laufe der Alterung auf charakteristische Weise ändert. Was für ein Öl verwendet wird, spielt dabei keine Rolle. Thomas Meindorf:
Wir haben bis jetzt im Rahmen unseres Projektes verschiedenste Öle, sowohl einige Bioöle, Esterflüssigkeiten als auch Mineralöle untersucht. Und bei den bislang untersuchten Ölen zeigte sich ein ganz guter Verlauf, dass wir verschiedenste Öle detektieren können.
Die Mess-Station hat Thomas Meindorf an der Universität Aachen entwickelt, am Institut für fluidtechnische Antriebe und Steuerungen. Die elektronische Nase selbst stammt von der Firma HKR Sensorsysteme. Auf äußere Einflüsse reagiert sie ein wenig empfindlich. Thomas Meindorf schlägt daher vor, sie in stationären Anlagen einzusetzen, beispielsweise in Fertigungsstraßen, die mit Hydrauliköl arbeiten. Aber auch eine andere Anwendung ist möglich. Meindorf:
Eine Idee, die wir hatten, ist dass man so etwas ganz gut bei Windkraftanlagen einsetzen kann, weil diese Anlagen recht teuer sind, Ölwechseln gerade bei den geplanten Off-Shore-Anlagen sehr aufwändig ist und wäre es natürlich wünschenswert, dass man wirklich, bevor man das Öl draußen auf dem Meer wechselt, auch hundertprozentig weiß, dass das Öl schlecht ist, und da wird man eventuell auch etwas mehr Geld ausgeben für einen derartigen Sensor.