Application Note: NIR-Messung von Ersatzbrennstoffen

Application Note: NIR-Messung von Ersatzbrennstoffen

1 Einleitung:
Die Nah-Infrarot-Spektroskopie (NIR) ist eine leistungsstarke Analysetechnik, die in verschiedenen Industriezweigen zur zerstörungsfreien Echtzeitüberwachung chemischer und physikalischer Prozesse eingesetzt wird.
Die nachhaltige Entsorgung und Nutzung von Abfällen ist in Zeiten von Ressourcenknappheit und Umweltproblemen von großer Bedeutung. Aus Abfällen gewonnene Brennstoffe (Abb. 1) sind eine Alternative zu herkömmlichen fossilen Brennstoffen und spielen eine immer wichtigere Rolle bei der Energierückgewinnung. Die NIR-Spektroskopie ermöglicht eine präzise und effiziente Analyse von Ersatzbrennstoffen und erlaubt die Bestimmung ihrer Zusammensetzung und ihres Energiegehalts.
NIR ermöglicht die schnelle, zerstörungsfreie und umfassende Analyse von Ersatzbrennstoffen.

2 Zielsetzung:
In diesem Anwendungsbericht wird die Anwendung der Nahinfrarot-Spektroskopie (NIR) zur Messung von Ersatzbrennstoffen (EBS) vorgestellt. Ersatzbrennstoffe sind eine wichtige Komponente in der Abfallwirtschaft und der Energierückgewinnung. Die NIR-Spektroskopie bietet eine nicht-invasive und effiziente Methode zur Charakterisierung von Ersatzbrennstoffen, um ihre Zusammensetzung und energetischen Eigenschaften zu analysieren. Dieses Dokument erläutert die Grundlagen der NIR-Spektroskopie, die Vorteile dieser Technik für die RDF-Messung, typische Anwendungen und bewährte Verfahren.

 

3 Grundsätze der NIR-Spektroskopie:
Die Nahinfrarot-Spektroskopie (NIR) nutzt den Nahinfrarot-Bereich des elektromagnetischen Spektrums, der zwischen dem sichtbaren Licht und der Infrarotstrahlung liegt. Diese Technik basiert auf der Wechselwirkung von Licht mit chemischen Bindungen in Molekülen. Jedes Material und jedes Molekül absorbiert das Licht auf einzigartige Weise und erzeugt ein charakteristisches Signal (=Spektrum) (Abb. 3). Die Analyse dieser Spektren ermöglicht die Identifizierung und Quantifizierung von Stoffen in Proben.
Durch die Messung der Absorption und Reflexion von NIR-Licht lassen sich wertvolle Informationen über die chemische Zusammensetzung und die physikalischen Eigenschaften des Materials gewinnen
Die NIR-Spektroskopie eignet sich aufgrund ihrer hohen Messgeschwindigkeit und ihres zerstörungsfreien Charakters besonders für die Inline- und Echtzeitüberwachung.

 

4 Benefits of NIR Measurement for refuse derived fuels:

  • Speed and efficiency: NIR spectroscopy does not require extensive sample preparation and provides fast results in real time.
  • Wide range of applications: The method can analyze various RDF materials including plastics, paper, wood, textiles and other combustible waste.
  • Quality control: NIR spectroscopy enables continuous quality monitoring during RDF production.
  • Environmentally friendly: Due to the non-invasive nature of NIR spectroscopy, there is no waste production during the analysis process.
  • NIR spectroscopy can simultaneously analyze multiple components present in RDF, such as moisture content, calorific value, plastic content, and organic matter, providing comprehensive insights into the material.

 

5 System Setup:

  • Hardware: APOS NIR Spectrometer System BA-T or ModularNIR (fig. 2 system examples)
  • Sample Preparation: Present materials with different properties to the system in their original state.
  • Calibration: Acquire NIR spectra of the samples with different properties. Simultaneously, measure reference data for the respective parameter / application.
  • Chemometric Analysis: Develop calibration models using chemometric techniques such as principal component analysis (PCA) and partial least squares regression (PLSR) to correlate the NIR spectra with the reference data.
  • Validation: Validate the calibration models using independent samples to ensure accuracy and reliability