Günstiges System macht Erdgas-Lecks sichtbar

Glasgow/Washington (pte006/08.02.2017/06:10) - Forscher haben ein Infrarot-System entwickelt, das Methan und somit den Hauptbestandteil von Erdgas sichtbar macht. Die in "Optics Express" vorgestellte Entwicklung setzt dazu auf eine aktive Laserbeleuchtung und eine Ein-Pixel-IR-Kamera. Der Ansatz könnte eine kostengünstige Echtzeit-Erkennung potenziell gefährlicher Lecks beispielsweise bei Gasleitungen oder in Raffinerien ermöglichen.

Methan sehen

Lecks in Gasleitungen sind potenziell gefährlich, kommen oft teuer und zudem ist Methan ein Treibhausgas. Dabei ist das Gas für das Auge unsichtbar. "Wir haben eine Methode entwickelt, Gasinformation zu farbkodieren und einem normalen Kamerabild zu überlagern", sagt der technische Leiter des Projekts, Graham M. Gibson, Physiker an der University of Glasgow http://gla.ac.uk . Ein Nutzer könnte sich also einfach umsehen und feststellen, wo Methan zu finden ist. In der aktuellen Arbeit zeigt das Glasgower Team, dass es mit 0,2 Litern pro Minute aus einem Schlauch ausströmendes Methan sichtbar machen kann.

Um das zu ermöglichen, hat das Team eine Methode zur hyperspektralen Bildgebung des Laser-Spezialisten M Squared http://m2lasers.com genutzt. Das System beleuchtet das untersuchte Gebiet mit verschiedenen Lichtmustern einer Wellenlänge, die von Methan absorbiert wird. Die Kamera misst das von der Umgebung gestreute Licht, ein Vergleich mit dem ursprünglichen Muster verrät dann, wo sich Methan befindet. "Eine hohe Bildfrequenz liefert mehr Informationen darüber, wo Gas austritt, als hochauflösende Bilder", betont Gibson. Daher kommt das System auch mit einer Kamera mit nur einem Pixel aus.

Viele Vorteile

Der Ansatz bietet den Forschern zufolge viele Vorteile. Das eine Ein-Pixel-Kamera reicht, sollte kommerzielle Lösungen ermöglichen, die nur wenige tausend Dollar kosten. Das wäre deutlich günstiger als derzeitige bildgebende Methansensoren. Zudem sollte das System dank der aktiven Laser-Beleuchtung auch bei Dunkelheit oder Regen zuverlässig funktionieren. Lösungen, die sich auf Umgebungslicht verlassen, versagen bei solchen Bedingungen oft.

Nach dem Laborversuch sollen nun Feldtests mit dem System durchgeführt werden. Mit stärkeren Lasern könnte das System größere Reichweite und höhere Empfindlichkeit bekommen. "Mit breit steuerbaren Laserquellen statt einer mit fester Wellenlänge können wir diese Nachweismethode auch auf andere Kohlenwasserstoffe übertragen", meint Nils Hempler, Innovationssleiter bei M Squared. Das könnte beispielsweise den Nachweis bestimmter Spreng- und Kampfstoffe sowie - im medizinischen Bereich - wichtiger Substanzen erleichtern.

Zum Fachbeitrag "Real-time imaging of methane gas leaks using a single-pixel camera": http://www.osapublishing.org/oe/fulltext.cfm?uri=oe-25-4-2998&id=359510

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