Februar 23, 2017
geschrieben von ZILA GmbH
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CO2 in industriellen Prozessen: Personen- und Anlagenschutz durch zuverlässige Kohlendioxidüberwachung

Die Nutzung von CO2 als industrielles Gas erfreut sich steigender Beliebtheit. Vor allem als günstiges und vergleichsweise ungefährliches Kältemittel wird CO2 immer häufiger eingesetzt. Im Umgang mit CO2 entstehen potenzielle Gefahren für Mensch, Maschinen und Anlagen, da häufig mit Druck- und Temperaturveränderungen gearbeitet wird.

Eigenschaften von CO₂

CO₂ ist ein natürlicher Bestandteil unserer Atmosphäre. Der Gesamtanteil von CO₂ in trockener Luft liegt bei ca. 0,038% bzw. 380ppm. Diese geringe Konzentration ist für den Menschen ungefährlich. Jedoch entsteht CO₂ in hoher Konzentration bei Verbrennungs- und Gärungsprozessen und wird auch aufgrund seiner Eigenschaften in vielen industriellen Prozessen eingesetzt.

Gase sind Stoffe, die in ihrer natürlichen Form unter Standardbedingungen für Temperatur und Druck den Aggregatzustand gasförmig aufweisen. Sinkt die Temperatur, wechselt das Gas zunächst in einen flüssigen Zustand und wird bei noch niedriger Temperatur zu einem festen Stoff. CO₂ wird auf diesem Weg zu Trockeneis, da es sich hierbei um gefrorenes Kohlendioxid handelt.

CO2 Phasendiagramm

Kohlenstoffdioxid kann also in gasförmiger, als auch in flüssiger und fester Form als Trockeneis auftreten. Es ist farblos, geruchlos und im gasförmigen Zustand schwerer als Luft. Durch die Veränderung der Druckverhältnisse kann der Zustand des Stoffes weiter verändert werden. So kann Kohlenstoffdioxid bei 73,8 bar und 31°C in den superkritisches bzw. transkritischen Zustand gebracht werden. In diesem Zustand ist CO₂ ein gut geeignetes Lösungs- und Trennungsmittel.

Ebenfalls interessant ist der Triple-Punkt von CO₂ bei 5,2bar und -56,6°C. An diesem Punkt können die unterschiedlichen Aggregatzustände des Stoffes simultan auftreten. Durch geschickte Veränderung der Parameter für Druck und Temperatur lässt sich CO₂ als hervorragendes und vergleichsweise günstiges Kältemittel einsetzen.

Einsatzgebiete von CO₂

Wegen dieser positiven Eigenschaften ist Kohlendioxid als Industriegas in vielen Branchen notwendig. So ist CO₂ ein hervorragendes natürliches Kältemittel und damit für Kälteanlagen und als Prüfgas geeignet. Bei Obst und Gemüse kann durch gezielte CO₂-Düngung der Reifeprozess im Gewächshaus beschleunigt und andererseits während der Lagerung und beim Transport gebremst werden. In Schankanlagen sowie bei der Getränkeproduktion wird CO₂ Getränken als Zusatzstoff beigegeben.

Einsatzgebiete CO2 Sensoren

CO₂-Überwachung zum Personen- und Anlagenschutz

Der zunehmende Einsatz von CO₂ belegt die positiven Eigenschaften von Kohlendioxid. Jedoch ist im Umgang mit Kohlenstoffdioxid Vorsicht geboten.

Das Gas CO₂ kann von Menschen nicht wahrgenommen werden. Gesundheitsgefahren und Schäden an Maschinen und Anlagen können auf vielen Wegen entstehen. Fehlerhafte Bedienung, Leckagen und Unfälle können zu einer unkontrollierten Freisetzung von CO₂ führen. Wenn der Sauerstoffgehalt in der Atemluft sinkt, kann dies in Lebens- und Arbeitsbereichen zu ernsthaften Gefahren führen. Ab einer Konzentration von 8% (80.000 ppm [parts per million]) kann CO₂ zu Bewusstlosigkeit und innerhalb von 30-60 Minuten zum Tode führen. Höhere Konzentrationen beschleunigen diesen Prozess entsprechend.

Eine exakte und dauerhafte Überwachung sowie eine frühzeitige Erkennung sind deshalb notwendig.

CO₂-Gasdetektion mit Sensoren

Ein erprobtes und anerkanntes Verfahren zur Messung der Konzentration von CO₂ ist das optische Messverfahren NDIR (nicht-dispersive Infrarotabsorptionsmessung). Dabei wird das Luftgemisch von einer Infrarotstrahlung durchdrungen und die Absorption einer bestimmten Wellenlänge im infraroten Spektrum gemessen. Sensoren zur CO₂-Detektion mit diesem Verfahren sind in der Regel sehr langlebig und nahezu wartungsfrei.

Die ZILA GmbH verfügt über mehr als 25 Jahre Erfahrung und Kompetenz im Umgang mit flüssigen und gasförmigen Medien. Unsere Produktlösungen umfassen kompakte und exakte Sensoren für Wohn- und Lebensbereiche (Luftgüte) bis hin zu robustesten Sensoren für industrielle Anwendungen. Dafür stehen wählbare Messbereiche zwischen 0…100 vol% zur Auswahl. Darüber hinaus integrieren wir unsere Sensortechnologie in Geräte zur Steuerung von Ventilatoren und anderen Aktoren.