Weihnachtszeit ist Glühweinzeit. Und der schmeckt auf dem Weihnachtsmarkt am besten. Damit der Weg nach Hause auch sicher ist, verstärkt die Polizei gerade jetzt die Alkoholkontrollen von Autofahrern. Wer bei einer solchen Verkehrskontrolle gebeten wird, einmal zu pusten, kann sicher sein, dass der Wert, den das Gerät nach kurzer Zeit anzeigt, auch stimmt. Denn der „synthetische Atem“, mit dessen Hilfe jedes neu entwickelte Atemalkoholmessgerät in der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) im Zulassungsverfahren auf Herz und Nieren geprüft wird, kann nun noch genauer hergestellt werden. Der neu entwickelte Generator kann auch für die Herstellung von Gasgemischen mit anderen Komponenten, beispielsweise Aceton oder Kohlendioxid, benutzt werden, um entsprechende Sensoren zu kalibrieren.

Seit 1998 darf die Polizei bei Alkoholkontrollen im Straßenverkehr beweissichere Atemalkoholmessgeräte einsetzen. Sie sind in Deutschland Bestandteil des gesetzlichen Messwesens und benötigen vor ihrem Einsatz eine Bauartzulassung von der PTB. Das heißt, ein Prototyp eines neu entwickelten Gerätes wird in der PTB geprüft. Erst nach bestandener Zulassungsprüfung startet die Produktion. Für die Zulassungsprüfungen werden in der PTB Kalibriergasgemische hergestellt, die in ihrer Zusammensetzung der Ausatemluft alkoholisierter Personen ähneln. Die Gasgemische bestehen aus den Komponenten Luft, Wasser und Ethanol in genau bekannter Zusammensetzung und wurden bislang im international üblichen Sättigungsverfahren hergestellt. Dabei wird ein Luftstrom durch eine Ethanol-Wasser-Lösung geleitet, wodurch sich die Luft mit Ethanol und Wasser bis zur Sättigung anreichert. Die resultierende Konzentration des Ethanols im Gasstrom wird über Verteilungskoeffizienten berechnet, die auf empirische Weise ermittelt wurden, für die jedoch in der Literatur unterschiedliche Werte zu finden sind.

Mit dem in der PTB neu entwickelten Generator können die Gasgemische auf dynamisch-gravimetrische Weise und somit unabhängig von empirisch ermittelten Koeffizienten hergestellt werden. Das Herzstück des Generators ist ein Wägesystem, mit dem die Massenströme von Ethanol und Wasser durch quasi-kontinuierliche Wägung der Vorratsbehälter bestimmt werden. Die Luft wird über thermische Massenstromregler dosiert. Die flüssigen Komponenten Ethanol und Wasser werden in den Trägergasstrom aus synthetischer Luft injiziert und verdampfen darin vollständig. Da die Massenströme der Komponenten vor der Mischung einzeln bestimmt werden, kann die Zusammensetzung des Gasgemisches direkt auf die SI-Basiseinheit der Masse, das Kilogramm, zurückgeführt werden. Die Verwendung empirischer Werte aus der Literatur ist damit nicht mehr nötig.

Die Messunsicherheit der Ethanolkonzentration im Gasgemisch des neuen Generators konnte im Vergleich zum Sättigungsverfahren deutlich reduziert werden. Der Generator kann in Zukunft auch für die Herstellung von Gasgemischen mit anderen Komponenten, z. B. Aceton oder Kohlendioxid, genutzt werden, um weitere Arten von Sensoren zu kalibrieren.

Quelle: Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) / IDW - 23.11.2010.

Wissenschaftliche Veröffentlichungen:

Pratzler, S.: Dynamisch-gravimetrische Herstellung von Kalibriergasgemischen am Beispiel der Atemalkohol-Kalibriergase, Dissertation, ICTV Schriftenreihe Band 9, Cuvillier Verlag Göttingen 2010, ISBN: 978-3-86955-531-7

Pratzler, S.; Knopf, D.; Ulbig, P.; Scholl, S.: Aufbau eines Generators zur dynamisch-gravimetrischen Herstellung von Atemalkohol-Kalibriergasgemischen, Chemie Ingenieur Technik 2010, 82, No. 10, 1753ff.