OCU: Erzeugen von definiertem Feinstaub

In der Forschung, aber auch bei der Entwicklung von Messgeräten für Aerosole, wird definierter Feinstaub benötigt, also definierte Russpartikel mit einer definierten Beschichtung. Weil ein einfaches Feuerchen dazu nicht zu gebrauchen ist, wurde am ISE bereits früher eine «Micro Smog Chamber» entwickelt. Zusammen mit dem METAS und weiteren Partnern wurde diese am ISE (Instituts für Sensorik und Elektronik, FHNW) nun weiter miniaturisiert.

Drei der ersten Organic Coating Units bei der Prüfung im Labor des ISE.

Die Herkunft und die Effekte von Russpartikeln sind vielfältig und breit untersucht. Es ist inzwischen gut bekannt, dass die Eigenschaften diese Partikel durch einen «Alterungsprozess» geändert werden. Unter Einfluss von Ozon und UV-Strahlung bilden sich in der Atmosphäre zusätzliche Schichten von sekundären organischen Verbindungen darauf. Diese Substanzen zeigen klimarelevante und gesundheitliche Wirkungen, die noch zu grossen Teilen unerforscht sind.

Das ISE hat hier in der Vergangenheit massgebliche Impulse setzen können. Für eine «Alterung» im Laborumfeld wurde am ISE bereits früher eine «Micro Smog Chamber» entwickelt.

Diese wurde am ISE kürzlich im Rahmen eines Projektes zusammen mit dem Eidgenössischen Institut für Metrologie (METAS) und weiteren Partnern miniaturisiert und zu einem kompakten, robusten und benutzerfreundlichen All-in-One Gerät weiter entwickelt, der OCU (Organic Coating Unit). Eine erste Kleinserie wurde bei uns am ISE gebaut und zum Einsatz gebracht.

Die OCU ist ein automatischer Oxidationsreaktor zur Erzeugung einer Vielzahl von sekundären organischen Aerosolproben (SOM). Sie besteht im Wesentlichen aus einem Luftbefeuchter, einem Dosiersystem für flüchtige organische Vorläufersubstanzen und einem Oxidationsstromreaktor (OFR). Sie kann eigene kernhaltige SOM-Partikel erzeugen oder in Kombination mit einem Standard-Verbrennungsgenerator (z. B. einem Diffusionsflammenrussgenerator) diese Russpartikel mit kontrollierten Mengen an SOM beschichten.

Über einen Touchscreen werden die Zielwerte für Parameter wie Vorläuferkonzentration, Feuchtigkeit und UV-Lichtintensität eingegeben. Damit können die physikalischen und chemischen Eigenschaften der erzeugten Partikel auf einfache Weise vorgegeben werden. Die OCU eignet sich ideal für Labor- oder feldbasierte Aerosolstudien und wird bereits an prominenten Stellen eingesetzt, wie beim METAS, dem britischen NPL und anderen Forschungsgruppen.

Kontakt: Dr. Alejandro Keller

Team: Alejandro Keller (Physik), Peter Steigmeier (Elektronik), Patrick Specht (Konstruktion)

Publikation zur OCU im ResearchGate:
Die Publikation unter dem Titel “Comparing black-carbon- and aerosol-absorption-measuringinstruments – a new system using lab-generated soot coated with controlled amounts of secondary organic matter” zeigt die Fähigkeiten der neuen OCU.

Quelle: https://www.fhnw.ch/plattformen/ise/ocu-erzeugen-von-definiertem-rauch/