Neue Analysemethode für Biodiesel
Biodiesel wird aus verschiedenen Materialien hergestellt. Je nach Zusammensetzung und Alter des Kraftstoffs variiert seine Qualität. Dr. Zhu Fan vom Technologiezentrum Automotive der Hochschule Coburg hat eine Methode entwickelt, mit der die Qualität des Kraftstoffs bestimmt werden kann.
Bei der Fluoreszenzspektroskopie werden Atome einer Probe durch elektromagnetische Strahlung angeregt. Das führt zu einer spontanen Emission von Licht, was sich Fluoreszenz nennt. Dies kann beispielsweise durch Laserimpulse von außen ausgelöst werden. Die Fluoreszenzspektrometrie misst die Lebensdauer und Intensität der ausgegebenen Strahlung bei verschiedenen Wellenlängen.
Fan entwickelte im Rahmen seiner Dissertation chemometrische Auswertealgorithmen, um die Qualität von Biodiesel, fossilen Dieselkraftstoffen, Biodieselblends, Ottokraftstoffen sowie Hydraulikölen und Motorölen zu unterscheiden und zu klassifizieren. Eine Rolle spielen dabei die Fluoreszenzlebensdauer und Fluoreszenzintensität der Substanzen. Die Ergebnisse sammelte er in einer Datenbank. Experimente mit Dieselkraftstoffen von ARAL, Shell und Esso lieferten die Daten. Deutsche Kraftstoffe variieren nur minimal. Einen größeren Unterschied zeigt sich im Vergleich mit chinesischen und amerikanischen Dieselkraftstoffen. Auch der Standard- und der Premium-Diesel unterscheiden sich deutlich.
Biodiesel besitzt andere Fluoreszenzeigenschaften wie beispielsweise fossile Dieselkraftstoffe. Wellenlänge, Lebensdauer und Intensität der Fluorenzsignale variieren je nach Biodieselsorte und Biodieselanteil. Anhand der Fluoreszenzwellenlängen kann so die Biodieselsorte identifiziert oder der Anteil von Biodiesel in einem Kraftstoffgemisch quantifiziert werden.
Fan hat zusätzlich eine Methode zur Bestimmung der Oxidationsstabilität von Biodiesel entwickelt. Die oxidative Alterung von Biodiesel verändert dessen Qualität. Fan analysiert mithilfe der Fluoreszenz die Antioxidantien in den Kraftstoffproben, die auf natürliche Weise bei der Oxidation abgebaut werden. Diese Methode hat den Vorteil, schnell und direkt Daten zu liefern.
An der Hochschule Coburg wurde für die Kraftstoffanalyse ein laserinduzierter Fluoreszenz-Sensor (LIF) entwickelt und erfolgreich getestet. Der Sensor kann die Kraftstoffqualität online überwachen. Die LIF-Messung zeigt eine lineare Abhängigkeit zwischen der Fluoreszenzintensität und dem Biodieselanteil in Kraftstoffblends.
Dr. Zhu Fan stammt aus China und kam für das Studium an der TU Braunschweig nach Deutschland. Er promovierte an der Hochschule Coburg in Kooperation mit der TU Braunschweig. Auch nach seiner Promotion forscht er weiter zu Biodiesel: „Das nächste Ziel ist die Weiterentwicklung des Sensors für den Verbraucher, damit dieser während der Fahrt die Qualität seines Kraftstoffs abfragen kann“ sagt Fan.
Seine Dissertation ist der mittlerweile 20. Band der vom Technologietransferzentrum Automotive (TAC) der Hochschule Coburg, der TU Braunschweig, der Ruhr-Universität Bochum und dem Thünen-Institut Braunschweig herausgegebenen Reihe. Einen Blick auf die Buchreihe gibt es unter: www.fuels-jrg.de.