Produkt-Neuheit

Ammoniak (NH₃), Kohlenmonoxid (CO), Stickoxide (NOx) und Schwefelwasserstoff (H₂S), signifikante Umweltschadstoffe mit unterschiedlichen Auswirkungen auf die Luftqualität, die Ökosysteme und die Gesundheit. Diese Gase sind zwar keine Treibhausgase, tragen aber zu umfassenderen Umweltproblemen bei, wie z. B. Luftverschmutzung, saurer Regen und Verschlechterung des Ökosystems.

Ammoniak (NH₃)
Ammoniak ist zwar kein Treibhausgas, hat aber schwerwiegende Folgen für die Umwelt. Es wird hauptsächlich in der Landwirtschaft (Düngemittel, Viehabfälle), in industriellen Prozessen und bei der Verbrennung freigesetzt. Ammoniak reagiert mit Schwefeldioxid (SO₂) und NOx zu Feinstaub (PM₂.₅), der die Luftqualität verschlechtert. Es ist auch eine Ursache für die Versauerung der Böden und stört Ökosysteme, indem sie stickstoffliebende Pflanzen befördert, wodurch aber die Artenvielfalt verringert wird. Der Abfluss von Ammoniak in Gewässer kann zu Eutrophierung führen, die zu einer Anreicherung von Nährstoffen in ursprünglich nährstoffarmen Gewässern führen. Algen und Wasserpflanzen können dann übermäßig wachsen und entziehen anderen Pflanzenarten, vielen Kleinlebewesen und Tieren die Lebensgrundlage.

Kohlenmonoxid (CO) und Stickoxide (NOx)
CO und NOx werden hauptsächlich bei der Verbrennung aus Fahrzeugabgasen, industriellen Aktivitäten und fossilen Brennstoffen freigesetzt. Sie tragen zur bodennahen Ozonbildung bei, indem sie unter Sonnenlicht reagieren, was zu schädlichem Smog führt, der die Luftqualität verschlechtert und die Ernteerträge verringert. CO und NOx beeinflussen auch indirekt die Reduzierung von Hydroxylradikalen in der Atmosphäre, die für den Abbau von Methan, ein starkes Treibhausgas benötigt werden. Abgesehen von der Luftverschmutzung führen diese beiden Gase zu saurem Regen,
Salpetersäure, die durch die Reaktion von NOx mit Wasser gebildet wird und eine starke Säure ist. Sie hat eine schädliche Wirkung auf Ökosysteme, Infrastruktur und Gewässer. Kohlensäure entsteht indirekt aus der Reaktion von CO mit Hydroxylradikalen und Wasser. Obwohl es eine schwächere Säure ist, kann sie dennoch schädliche Auswirkungen haben.

NOx treibt auch die Eutrophierung in Gewässern voran, wo überschüssige Nährstoffe schädliche Algenblüten auslösen die den Sauerstoff erschöpfen und tote Zonen schaffen, die das Leben im Wasser bedrohen.

Schwefelwasserstoff (H₂S)
Obwohl H₂S eine kurze atmosphärische Lebensdauer hat und kein großes Problem für die globale Erwärmung darstellt, ist es in bestimmten industriellen und natürlichen Umgebungen ein erheblicher Schadstoff. Es wird bei der Ölraffination, der Gasaufbereitung, der Abwasseraufbereitung und aus natürlichen Quellen wie Vulkanausbrüchen und Feuchtgebieten freigesetzt. H₂S trägt zum sauren Regen bei, indem es mit Wasserdampf reagiert und Schwefelsäure erzeugt, die Ökosysteme schädigt. In hohen Konzentrationen ist H₂S giftig für Wasserlebewesen, indem es hypoxische Bedingungen schafft und H2S kann die Bodengesundheit schädigen, indem es das Pflanzenwachstum behindert und den Nährstoffkreislauf stört.


Europäische und britische Vorschriften zu Emissionen von NH3, CO, NOx und H2S

Die Freisetzung von NH₃, CO, NOx und H₂S in die Atmosphäre birgt vielfältige Umwelt- und Gesundheitsrisiken, darunter Luftverschmutzung, saurer Regen, Störungen des Ökosystems und negative Auswirkungen auf die Wasserqualität. Durch wirksame Regulierungs- und Minderungsstrategien, wie z. B. verbesserte landwirtschaftliche Praktiken, industrielle Emissionskontrollen und eine bessere Abfallwirtschaft, können wir auf eine schadstofffreie Umwelt hinarbeiten. Europäische Rahmenvorgaben und Richtlinien gibt es seit 1999 und diese werden weiterhin wie folgt aktualisiert und ergänzt:


EU
Die Richtlinie über nationale Emissionshöchstmengen (NEC) (2016/2284/EU) steht im Einklang mit dem Göteborg-Protokoll und setzt dieses innerhalb der EU um, damit sich die Umweltauswirkungen von Luftschadstoffen – insbesondere Versauerung, Eutrophierung und bodennahes Ozon – weiter verringern. Um dies zu erreichen, legt sie Grenzwerte für die Emissionen von Ammoniak (NH₃), Stickoxiden (NOx), Schwefeldioxid (SO₂), flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs) und Feinstaub (PM₂.₅) fest. Darüber hinaus fördert die NEC-Richtlinie die Verringerung der Kohlenmonoxid- (CO)-Emissionen im gesamten Verkehrs- und Industriesektor.
Für den Straßenverkehr sind CO- und NOx-Emissionen auch durch die Euro-6-Norm geregelt, die Teil der EU-Fahrzeugemissionsvorschriften ist. Diese Normen gelten für alle neuen Straßenfahrzeuge, einschließlich Pkw, Lieferwagen, Lastkraftwagen und Busse. In der Zwischenzeit fallen industrielle NOx-Emissionen von Raffinerien, Großfeuerungsanlagen und Kläranlagen unter die Richtlinie über Industrieemissionen (2010/75/EU), die Maßnahmen zur Emissionsreduzierung vorschreibt.
Obwohl es keine einzige EU-Verordnung für Schwefelwasserstoffemissionen (H₂S) gibt, helfen mehrere Richtlinien, schwefelhaltige Verbindungen wie H₂S zu kontrollieren und zu begrenzen. Dazu gehören die Luftqualitätsrichtlinie (AAQD), die Richtlinie über Industrieemissionen (IED) und die Wasserrahmenrichtlinie (WRRL).

Vereinigtes Königreich
Seit dem Austritt aus der EU hat das Vereinigte Königreich seine eigenen National Emissions Ceiling Regulations (NECR) eingeführt, die Ziele vergleichbar die der EU festlegen. Darüber hinaus hat das Vereinigte Königreich den Environment Act 2021 erlassen, der darauf abzielt, die Auswirkungen der Luftverschmutzung auf Umwelt und Gesundheit zu mildern. Dazu gehören auch Abgasnormen, die sich eng an den Euro-6-Vorschriften der EU orientieren.
Während ein Großteil des EU-Umweltrahmens beibehalten wurde, setzt das Vereinigte Königreich nun seine eigenen nationalen Vorschriften zur Kontrolle von H₂S-Emissionen durch. Gesetze wie die Environmental Permitting Regulations und der Clean Air Act regulieren Industrieemissionen und verpflichten Unternehmen, bestimmte Grenzwerte einzuhalten, Überwachungen durchzuführen und Best Practices zur Reduzierung der Umweltverschmutzung einzuführen.


Was ist der europäische Green Deal und der Null-Schadstoff-Aktionsplan und inwiefern ergänzen sie das Göteborg-Protokoll?

Das Göteborg-Protokoll wurde erstmals 1999 verabschiedet und konzentriert sich auf die Reduzierung spezifischer Luftschadstoffe aus bestimmten Industriesektoren, während der 2019 eingeführte europäische Green Deal die Strategie der EU zur Erreichung der Klimaneutralität bis 2050 ist. Der Green Deal soll nachhaltiges Wirtschaftswachstum durch Investitionen in grüne Technologien fördern, die Förderung einer Kreislaufwirtschaft ermöglichen und gleichzeitig Umweltschäden durch Verringerung der Treibhausgasemissionen reduzieren. Der Null-Schadstoff-Aktionsplan 2021 ist ein wichtiger Bestandteil des europäischen Green Deal mit rechtsverbindlichen Zielen für 2030, zu denen die Verringerung der Luftschadstoffemissionen in Verkehr, Industrie und Landwirtschaft um 25 % gehört. Er zielt in erster Linie auf die wichtigsten Luftschadstoffe wie NOx, NO, NH₃ und CO ab, aber Schwefelwasserstoff (H₂S) wird indirekt im breiteren Bereich der Industrieemissionen und der Luft- und Wasserqualitätsnorm behandelt.

Das Bewusstsein für die schädlichen Auswirkungen von Gasen auf die Umwelt hat zu strengeren Vorschriften geführt, die die Emissionen durch Verfeinerung und Verbesserung bestehender Prozesse und Praktiken reduzieren. Es treibt auch die Forschung nach umweltfreundlicheren Prozessen voran, die das gleiche oder sogar höhere Leistungsniveaus erreichen und gleichzeitig die Umweltbelastung minimieren können.

Europäische Finanzmittel stehen über verschiedene EU-Programme und -Mechanismen zur Verfügung, um die Ziele des European Green Deal und des Null-Schadstoff-Aktionsplans zu unterstützen.
Dazu gehören:
InvestEU, ein Förderprogramm, das private Investitionen in grüne Projekte und nachhaltige Industrien fördern soll.
Horizont Europa; Finanzierung von Forschungsprojekten im Zusammenhang mit Klimawandel, erneuerbaren Energien und anderen grünen Technologien.
Europäische Exekutivagentur für Klima, Infrastruktur und Umwelt (CINEA), verwaltet die Finanzierung klimabezogener Projekte
LIFE-Programm (LIFE-Programm für Umwelt und Klimapolitik)
Mechanismus für umweltverträgliche Entwicklung (CDM) und Emissionshandelssystem (EHS)
Kohäsionsfonds und Europäischer Fonds für regionale Entwicklung (EFRE)


Umweltforschungsprojekte mit gasförmigen Emissionen und elektrochemischer Sensorik
Jedes Projekt, das auf ein besseres Verständnis der gasförmigen Emissionen oder die Verringerung gasförmiger Emissionen abzielt, erfordert eine zuverlässige und genaue Messung der betrachteten Gase. Der elektrochemische Sensor ist das beste Werkzeug für diese Aufgabe.
Die elektrochemischen Sensoren FECS zeichnen sich durch eine außergewöhnliche Empfindlichkeit und Zuverlässigkeit aus und eignen sich daher ideal für die Detektion niedriger Konzentrationen von H₂S, CO, NH₃ und NOx. Diese Sensoren liefern auch unter schwierigen Feldbedingungen schnelle und genaue Messwerte und stellen sicher, dass subtile Änderungen der Schadstoffwerte in Echtzeit erfasst werden. Ihre robuste Konstruktion und Stabilität bedeuten, dass sie über lange Zeiträume zuverlässig arbeiten können, mit minimaler Drift oder der Notwendigkeit häufiger Neukalibrierungen.

Die FECS-Sensoren zeichnen sich durch ihre Fähigkeit aus, in rauen Umgebungen bei minimalem Stromverbrauch zu arbeiten, was sie ideal für Fern- oder Dauerüberwachungsanwendungen macht, bei denen die Wartung eine Herausforderung darstellen kann.
Darüber hinaus unterscheiden sie sich von anderen elektrochemischen Sensoren durch ihre hohe Selektivität; Diese Sensoren wurden entwickelt, um Querinterferenzen zu minimieren und liefern präzise Messungen, auf die sich die Forscher verlassen können.
Die Integration der FECS-Technologie in Überwachungssysteme hat zu Fortschritten sowohl bei der Datengenauigkeit als auch bei der Betriebseffizienz geführt. Unabhängig davon, ob sie in städtischen Umgebungen zur Verfolgung der Luftqualität eingesetzt oder in größere Umweltforschungsprojekte integriert werden, bieten FECS-Sensoren eine Mischung aus Haltbarkeit, Leistung und Energieeffizienz, die sie im Bereich der elektrochemischen Detektion auszeichnet.

Beispiele für Forschungsprojekte, für die elektrochemische Sensoren von FECS eingesetzt werden

In städtischen Gebieten und in der Industrie ist die Luftqualität ein ständiges Problem. Forscher setzen elektrochemische Sensoren ein, um Emissionen aus Fahrzeugabgasen, industriellen Prozessen und Verbrennungsquellen zu verfolgen. Die gesammelten Daten, die von CO- und NOx-Werten bis hin zu gelegentlichen H₂S-Spitzen reichen, liefern wertvolle Einblicke in Verschmutzungsmuster, ermöglichen eine Echtzeitbewertung der Luftqualität und helfen bei der Entwicklung gezielter Minderungsstrategien.

Auch die Wasserqualitätsforschung profitiert von diesen fortschrittlichen Sensoren. In Gewässern können subtile Verschiebungen des Ammoniakgehalts und der Spuren von Schwefelwasserstoff auf das Auftreten von Kontaminationen oder ökologischen Ungleichgewichten hinweisen. Forscher integrieren diese Sensoren häufig in schwimmende Plattformen oder Unterwasserdrohnen, wo eine kontinuierliche Überwachung bei der Früherkennung hilft und über notwendige Umwelteingriffe informiert, bevor erhebliche Schäden entstehen.

Industrie- und Mülldeponien stellen ein weiteres herausforderndes Umfeld dar, in dem sich elektrochemische Sensoren bewähren. Durch die Überwachung von H₂S-Emissionen helfen diese Sensoren bei der Erkennung von Leckagen und der Kontrolle der Gasansammlung, wodurch sichergestellt wird, dass sowohl die Umwelt als auch die lokale Bevölkerung vor schädlichen Expositionen geschützt sind. Ihre Fähigkeit, Echtzeitdaten zu liefern, ist entscheidend für die Aufrechterhaltung der Sicherheit und die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften.

Auch in der Agrarforschung wurde der Einsatz elektrochemischer Sensoren berücksichtigt, insbesondere zur Überwachung von Ammoniakemissionen. In der Viehzucht und auf Feldern, auf denen Düngemittel eingesetzt werden, können erhöhte NH₃-Werte sowohl Auswirkungen auf die Umwelt als auch auf die Gesundheit haben. Die kontinuierliche Überwachung führt nicht nur zu besseren Bewirtschaftungspraktiken, sondern trägt auch zur Forschung bei, die darauf abzielt, den ökologischen Fußabdruck der modernen Landwirtschaft zu verringern.
Die Integration elektrochemischer Sensoren in Umweltforschungsprojekte hat neue Wege eröffnet, um Umweltverschmutzung zu verstehen und zu mindern. Ihre Echtzeit-Überwachungsfunktionen liefern ein dynamisches Bild der Umweltbedingungen, von städtischen Landschaften bis hin zu abgelegenen landwirtschaftlichen Feldern und Industriekomplexen.


Informationen zum elektrochemischen Sensor FECS

Aufbau und Funktionsweise

Der Sensor besteht aus drei Elektrodenstiften, einem Harzgehäuse und einem Vorfilter auf der Oberseite. Im Inneren befinden sich der Elektrolyt, Elektroden und Filter für die elektrochemische Reaktion. Ein Etikett um das Gehäuse zeigt das Zielgas, die Modellnummer und die Seriennummer an.

Die elektrochemischen Gassensoren der FECS-Serie bestehen aus drei Elektroden:
einer Arbeitselektrode, an der Oxidation oder Reduktion stattfindet, einer Gegenelektrode, die die entgegengesetzte Reaktion ermöglicht, und einer Referenzelektrode, die Potentialänderungen überwacht. Während des Betriebs hält die extern angeschlossene Potentiostatenschaltung ein konstantes voreingestelltes Potential an der Arbeitselektrode aufrecht, das auf den Messwerten der Referenzelektrode basiert. Dies gewährleistet ein stabiles Potential unabhängig vom Spannungsabfall, so dass ein Strom, der proportional zur Gaskonzentration ist, zwischen der Arbeits- und der Gegenelektrode fließen kann. Sie sind als "Drei-Elektroden-Zellen"- oder "Elektrolyse-Sensoren mit kontrolliertem Potential" bekannt und bieten eine hervorragende Gaslinearität und Ausgangsstabilität.

Allgemeine Merkmale aller FECS-Sensoren

Hohe Empfindlichkeit und Selektivität
Hervorragende Linearität über den angegebenen Messbereich
Stabile Ausgangsbasis
Widerstandsfähig gegen Umwelteinflüsse und in der Lage, die Leistung auch unter extremen Bedingungen aufrechtzuerhalten.
Keine Positionsempfindlichkeit

Besonderheiten von CO-, H2S-, NH3-, NO2- und NO-FECS-Sensoren

FECS40-1000 für die Detektion von CO
Dieser Sensor hat einen Detektionsbereich von 0-1000 ppm, ein Ausgangssignal von 70 nA/ppm und eine Auflösung von 1 ppm.

Querempfindlichkeit:
Auf die folgenden gängigen Störgase reagiert eine Nullreaktion; H2S, NH3, NO2, CO2, SO2 und ETOH (Ethanol)
Es besteht eine geringe Querempfindlichkeit gegenüber NO und eine signifikante Reaktion auf H2


FECS50-100 für den Nachweis von H2S
Dieser Sensor hat einen Nachweisbereich von 0-100 ppm, ein Ausgangssignal von 700 nA/ppm und eine Auflösung von 0,1 ppm

Querempfindlichkeit:
Es gibt eine Nullreaktion auf NH3 und CO2 und eine sehr geringe Querempfindlichkeit auf andere getestete Gase, nämlich NO, NO2, SO2 und ETOH.
CO und H2 beeinträchtigen die Messgenauigkeit, wenn sie in relativ hohen Konzentrationen von über 150ppm bzw. 350ppm vorhanden sind.


FECS 44-100/200/1000 und 5000 für die Detektion von NH3
Zur Optimierung der Messleistung innerhalb von jeweils vier verschiedenen Erfassungsbereichen stehen vier Sensoren zur Verfügung:
0-100 ppm Ausgangssignal 100 nA/ppm und Auflösung von 1 ppm
0-200 ppm Ausgangssignal von 40 nA/ppm und Auflösung von 2 ppm
0-1000 ppm Ausgangssignal von 8 nA/ppm und Auflösung von 10 ppm
0-5000 ppm Ausgangssignal von 4 nA/ppm und Auflösung von 20 ppm



Querempfindlichkeit:
Auf die folgenden gängigen Störgase reagiert eine Nullreaktion; CO, NO, CO2, H2 und ETOH (Ethanol) durch alle Sensoren und eine sehr geringe Reaktion auf NO2 im Falle des FECS44-100.
Die FECS-100 und FECS-200 für niedrigere Konzentrationen sind empfindlich gegenüber H2S und SO2. Die FECS-1000 und FECS-5000 für höhere Konzentrationen sind nur gegenüber SO2 empfindlich.

FECS 42-20 zur Detektion von NO2
Dieser Sensor hat einen Nachweisbereich von 0-20 ppm, ein Ausgangssignal von -600 nA/ppm und eine Auflösung von 0,1 ppm

Querempfindlichkeit: Es gibt eine Nullreaktion auf CO, NH3, NO, CO2, H2, SO2 und ETOH und eine sehr geringe Reaktion auf H2S.

Beachten Sie, dass dieser Sensor auf das Vorhandensein von Chlor reagiert.





FECS 41-250 für die Detektion von NO
Dieser Sensor hat einen Nachweisbereich von 0-250 ppm, ein Ausgangssignal von 400 nA/ppm und eine Auflösung von 0,5 ppm

Querempfindlichkeit: Es gibt eine Nullreaktion auf CO, NH3, CO2, H2, Cl2 und SO2 und eine geringe Reaktion auf das Vorhandensein von NO2 und H2S.