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Produktfoto: ELEM-SPOT Elementselektives Gaschromatograph-Massenspektrometer

Die Shimadzu Corporation gibt die Markteinführung von ELEM-SPOT bekannt, einem elementselektiven Gaschromatographen-Massenspektrometer. Es ist das weltweit erste Produkt, das selektiv sauerstoff- und stickstoffhaltige Verbindungen nachweisen kann, welche die Qualität von Biokraftstoffen beeinträchtigen. Die Analyse erfolgt anhand einer Vielzahl von Inhaltsstoffen in Rohstoffen. Das Produkt wurde in Zusammenarbeit mit dem globalen Energieunternehmen TotalEnergies, der Universität Pau et Pays de l'Adour (UPPA) in Frankreich und der Universität Oviedo (UO) in Spanien entwickelt. Das System kann beispielsweise Verbindungen in Biokraftstoff-Rohstoffen detektieren, die die Produktionseffizienz und -qualität mindern. Anwender können diese Verbindungen einfach nachweisen, quantifizieren und das Ergebnis der Entfernung validieren. Dies trägt zur Energiewende von fossilen Brennstoffen hin zu Biokraftstoffen bei, indem es Analysemethoden für Biokraftstoffe etabliert.

In den letzten Jahren wurden Fortschritte in der Forschung und Entwicklung neuer Energiequellen erzielt, die auf Klimaneutralität (Netto-Null-Treibhausgasemissionen) abzielen. Besonders aktiv ist die Forschung an „Biokraftstoffen der zweiten Generation“, die nicht essbare Pflanzenteile wie Zuckerrohrschalen, -stängel, Algen und Kunststoffabfälle nutzen, anstatt „Biokraftstoffen der ersten Generation“, die essbare Pflanzenteile wie Zuckerrohr und Mais verwenden. Diese biobasierten und recycelten Rohstoffe enthalten viele unbekannte Verbindungen, die sich von fossilen Brennstoffen unterscheiden. Daher war es schwierig, unter den vielen unbekannten Verbindungen lediglich Sauerstoff und Stickstoff nachzuweisen, obwohl diese die Effizienz und Qualität der Biokraftstoffproduktion beeinträchtigen. Eine weitere Herausforderung war das Fehlen effizienter Bewertungs- und Analysemethoden für biobasierte und recycelte Rohstoffe.

ELEM-SPOT besteht aus einem Gaschromatographen-Massenspektrometer (GC-MS) und einem Verbrennungskatalysatorreaktor. Nach der GC-Trennung der in biobasierten und recycelten Rohstoffen enthaltenen Verbindungen werden die Zielverbindungen in einem Verbrennungskatalysatorreaktor online oxidiert und zersetzt. Anschließend werden die in jeder Verbindung enthaltenen Elemente C, H, N und O selektiv mittels MS detektiert. Anwender nutzen diese wichtigen Informationen, um Sauerstoff und Stickstoff, die die im Raffinerieprozess verwendeten Katalysatoren beeinträchtigen, zu erkennen und zu entfernen. Dadurch werden Anlagenstillstände aufgrund eines Katalysatorwechsels vermieden. Auch die Qualität von Biokraftstoffen und zukünftige Spezifikationen können mit diesem Detektor überwacht werden. Mit diesem Produkt lässt sich der Identifizierungsprozess sauerstoffhaltiger Verbindungen in Biokraftstoffen um mehr als 80 % reduzieren. Die herkömmliche Methode besteht darin, Hunderte von Chromatogramm-Peaks (das MS-Spektrum, das auf das Vorhandensein einer Verbindung hinweist) einzeln zu untersuchen und auszuwählen.

Seit 2021 forschen Shimadzu, TotalEnergies, UPPA und UO gemeinsam an der Entwicklung sauberer Energien. Dieses Produkt wurde durch die bahnbrechende Technologie von TotalEnergies, UPPA und UO ermöglicht: „Die mittels Gaschromatographie getrennten Verbindungen werden bis auf die Elementebene zerlegt, und die Oxidationskatalyse wird gefördert, um sie mittels Massenspektrometrie zu detektieren.“ Hinzu kommt Shimadzus leistungsstarke GC-MS-Technologie. Shimadzu arbeitet kontinuierlich an der Verbesserung der Benutzerfreundlichkeit dieses Produkts.

Merkmale

1. Weltweit erste selektive Detektion ausschließlich von sauerstoff- und stickstoffhaltigen Verbindungen

Die in biobasierten Rohstoffen enthaltenen sauerstoff- und stickstoffhaltigen Verbindungen beeinträchtigen die im Raffinerieprozess eingesetzten Katalysatoren. Daher steigt der Bedarf an deren Nachweis. Bisher war es jedoch schwierig, sauerstoff- und stickstoffhaltige Verbindungen von allen anderen Verbindungen in biobasierten Rohstoffen zu unterscheiden. Dieses Produkt nutzt isotopenmarkierten Sauerstoff zur Oxidation und Zersetzung der von der GC-Säule eluierten Verbindungen und identifiziert diese anschließend mithilfe eines speziell dafür entwickelten Datenanalysetools präzise. Die korrekte Überwachung und Verarbeitung sauerstoff- und stickstoffhaltiger Verbindungen reduziert die Katalysatorqualität und macht einen häufigen Katalysatorwechsel überflüssig. Es ist das weltweit erste Produkt, das sauerstoff- und stickstoffhaltige Verbindungen nachweisen und quantifizieren kann.

2. Förderung zukunftsweisender Forschung und Entwicklung

In neuen Energiefeldern wie Biokraftstoffen sind hochempfindliche Methoden zum Nachweis von Spurenstoffen erforderlich. Dieses Produkt ermöglicht den Nachweis und die Quantifizierung von sauerstoff- und stickstoffhaltigen Verbindungen mit branchenweit höchster Empfindlichkeit – ganz ohne spezifische Standards. Mit diesem Produkt lassen sich Spurenmengen an Sauerstoff- und Stickstoffverbindungen in Rohstoffen aus holziger Biomasse, Algen und Kunststoffabfällen analysieren.

3. Die hohe Grundleistung unserer Produkte wurde beibehalten.

Dieses Produkt übernimmt die hohe Grundleistung und die hervorragende Benutzerfreundlichkeit unseres Flaggschiff-GC-MS „GCMS-QP2020 NX“. Es eignet sich nicht nur für den spezifischen Nachweis von sauerstoff- und stickstoffhaltigen Verbindungen mittels Verbrennungskatalysatorreaktor, sondern auch für allgemeine GC-MS-Analysen. Die verschiedenen Betriebsmodi lassen sich einfach und schnell über die Software „LabSolutions GCMS“ einstellen. Das Produkt nutzt die von Shimadzu über viele Jahre entwickelte Hochleistungs-GC-MS-Technologie.

Weitere Details finden Sie unter
EELE-SPOT