Projekt: Pummel - Point of Use Micro-Multichannel-Gas-Chromatograph

Entwicklung eines »Point of Use Micro-Multichannel-Gas-Chromatograph« zum schnellen Vor-Ort-Nachweis von VOCs

Gesundheitsschäden könnten vermieden und minderwertige Produktqualitäten entdeckt werden, wenn eine sensitive, selektive und an den Applikationsfall angepasste Vor-Ort-Analytik vorhanden wäre. Mit verfügbaren Technologien ist dies heute noch nicht in der erforderlichen Geschwindigkeit, Präzision und Benutzerfreundlichkeit verfügbar. Im Gegenteil, derzeitige Analysesysteme sind laborgestützt und somit kosten- und zeitintensiv, zudem bedarf es Fachpersonal zur Bedienung und Datenauswertung.

Im Projekt wird daher ein mobiles Gaschromatographie-System (GC) entwickelt, das schnell, leicht bedienbar, robusten und preiswert ist. Damit werden sogenannten VOCs – volatile organic compounds – analysiert. VOCs sind chemische Verbindungen, die charakteristisch für eine bestimmte Zusammensetzung oder gesundheitliche Gefährdung sind. Die Detektion, Identifizierung und Quantifizierung von VOCs ist in vielen Bereichen von großer Bedeutung. Dazu zählen beispielsweise die Lebensmittelqualität / -sicherheit, medizinische Marker, zivile Sicherheit, Landwirtschaft, chemische Industrie sowie das verarbeitende Gewerbe

Im Projekt werden zwei applikationsspezifische Demonstratoren zur VOC-Detektion entwickelt und an zwei industrierelevanten Leitanwendungen demonstriert. Einmal geht es um die Identifikation von Lebensmittelfälschungen, beispielsweise bei Olivenöl. Die zweite Anwendung ist das Kunststoffrecycling.

Insgesamt gliedert sich das Projekt in drei Schwerpunkte:

• Entwicklung einer chipbasierten, miniaturisierten GC-Komponente, die unter anderem eine temperierbare Mehrkanal GC-Säule mit applikationsspezifischer Füllung beinhaltet
• Systementwicklung mit flexibler Probenvorbehandlung
• Etablierung von schnellen Auswertealgorithmen sowie die Validierung des Demonstrators insbesondere hinsichtlich der Bedienungsfreundlichkeit, um eine Vor-Ort-Bewertung auch durch Analytik-Laien zu ermöglichen

Das Fraunhofer IPMS übernimmt im Projekt die Entwicklung des Bauelementkonzepts für die chipbasierte Umsetzung, die Funktionalisierung des GC-Chips sowie die Aufbau- und Verbindungstechnik.