ACHEMA Newsroom

11.06.2018

Variolytics: Upgrade für Massenspektrometer

Mit einem von Fraunhofer-Wissenschaftlern entwickelten Echtzeit-Massenspektrometer ist es erstmals möglich, bis zu 30 Bestandteile gleichzeitig aus der Gasphase und einer Flüssigkeit zu analysieren – auch in situ. Das empfindliche Messsystem eignet sich damit auch für die automatisierte Überwachung und Steuerung von chemischen Reaktionen und biotechnologischen Prozessen. Zudem kann es für die dezentrale Umweltanalyse eingesetzt werden.
Für die Überwachung von Herstellungsverfahren ist der automatisierte Nachweis von Produkten oder Nebenprodukten direkt im Prozess nicht mehr wegzudenken. Ein schnelles und selektives Verfahren, um Verbindungen in technischen, chemischen und biotechnischen Anwendungen sehr empfindlich und gleichzeitig über einen extrem großen Messbereich zu analysieren, ist die Massenspektrometrie. Neben der Identifizierung von Verbindungen ist es mit dieser Methode auch möglich, Ionenströme quantitativ auszuwerten. Über eine integrierte Datenauswertung können so Konzentrationen der zu überwachenden Stoffe ermittelt und Konzentrationsänderungen, beispielsweise bei chemischen oder biochemischen Reaktionen, erfasst werden.
Bisher war in der Prozess-Massenspektrometrie der Nachweis allerdings auf Verbindungen aus der Gasphase beschränkt. Nun haben Forscher der Fraunhofer-Institute für Chemische Technologie ICT, Pfinztal, und Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB, Stuttgart, ein Massenspektrometer entwickelt, mit dem gleichzeitig sowohl Gase als auch Flüssigkeiten in Echtzeit überwacht werden können.

Echtzeit-Massenspektrometrie in Serie

Am Fraunhofer ICT werden seit mehr als 20 Jahren Echtzeit-Massenspektrometer in speziellen Laboren betrieben, um Kundenaufträge aus der chemischen Industrie, der Wasserwirtschaft und Forschung zu bearbeiten. Seit 2012 werden auch Aufträge im Bereich Abwasser und Biotechnologie in den Laboren am Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB bedient.
Allerdings können durch die bis dato fehlende Automatisierungstechnik und Möglichkeit der Fernwartung und das Fehlen eines Serienprodukts der überwiegende Teil des Marktes nicht bedient werden. Es zeigte sich in vielen Fällen, dass der Anwender mit der Bedienung des Massenspektrometers überfordert war.
Mit dem Gründungsvorhaben werden diese Schwachstellen beseitigt. Alle geplanten Versionen des foxySPEC basieren auf dem gleichen Aufbau. Damit wird die Wartung der Geräte deutlich vereinfacht. Auf diese Weise kann dem Kunden ein Echtzeit-Massenspektrometer für Gase und Flüssigkeiten angeboten werden, das sich funktionell und preislich nicht von reinen Gas-Massenspektrometern unterscheidet. Durch automatisierte Routinen und der Möglichkeit der Fernwartung muss der Anwender kein Experte mehr auf dem Gebiet der Massenspektrometer sein. Der Erhalt der Messqualität und der Funktionalität des Massenspektrometers kann nun durch Mitarbeiter von foxySPEC im Rahmen eines Wartungsvertrags gewährleistet werden und bietet dem Kunden zusätzliche Sicherheit.

Zutritt zu neuen Märkten

Ziel des im Sommer 2018 zu gründenden Unternehmens ist die Fertigung, Vermarktung und Wartung von Massenspektrometern zur simultanen Messung aus der Gas- und Flüssigphase. Dabei werden zum einen autarke Messeinheiten gefertigt, aber zum anderen auch im B2B-Bereich OEM-Versionen für verschiedene Kundenkreise angepasst.
Für jedes Anwendungsfeld kann auf Kundenwunsch ein Messprotokoll erstellt und auf dem foxySPEC hinterlegt werden. Damit wird der Zugang zur Massenspektrometrie auch für neue Märkte deutlich vereinfacht. Zur Erstellung des Messprotokolls kann weiterhin die Infrastruktur des Fraunhofer ICT für den Bereich Wasser und Chemie und für den Bereich Biotechnologie und Abwasser die Infrastruktur des Fraunhofer IGB verwendet werden. Auf diese Weise können beispielsweise kundenspezifische Membraneinlässe entwickelt, gefertigt und getestet werden. Dem Kunden wird damit die Implementierung und Anpassung des Geräts abgenommen und die dafür benötigten Ressourcen erspart.
Der Grundstein der Innovation wurde bereits in den 80er Jahren am Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT gelegt. Dort wurde ein massenspektrometrischer Aufbau mit einem Membraneinlassmodul für Flüssigkeiten entwickelt. Der Aufbau wurde patentiert und diente zur Wasseranalyse, zur Entwicklung von Brennstoffzellen und wird heute noch unter anderem für die Batterieforschung am Fraunhofer ICT eingesetzt.

Das Gründungsvorhaben wird von Fraunhofer Venture unterstützt. Der Sitz des Unternehmens wird sich aller Voraussicht nach auf dem Campus des Fraunhofer-Institutszentrums Stuttgart befinden. Das Vorhaben wurde bereits durch den Innovationspreis im Rahmen der ACHEMA 2015 (Aufnahme in die Shortlist) und durch den Ideenwettbewerb von Science4Life prämiert (1. Platz).

https://www.foxyspec.fraunhofer.de/

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