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Methanolvergiftungen

Gefährlicher Methanol: Messgerät erschnüffelt gepanschten Alkohol

| Autor/ Redakteur: Dr. Fabio Bergamin* / Dr. Ilka Ottleben

Methanol wird mitunter als tödlicher Bruder des Ethanols bezeichnet. Immer wieder kommt es zu Vergiftungsfällen, die bereits bei relativ geringen Mengen zu Erblindung oder unbehandelt zum Tod führen. Vor allem in Entwicklungs- und Schwellenländern. Ein tragbares und günstiges Messgerät, mit dem man Methanol von Trinkalkohol unterscheiden kann, haben nun ETH-Forschende entwickelt. Damit lassen sich einfach und schnell gepanschte und verunreinigte Alkoholika erkennen sowie in der Atemluft Methanolvergiftungen diagnostizieren.

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Auf diesem Bild befindet sich der Sensor im weissen Gehäuse. Rechts davon ist das Polymer-Röhrchen sichtbar, in dem Methanol von Ethanol getrennt wird.
Auf diesem Bild befindet sich der Sensor im weissen Gehäuse. Rechts davon ist das Polymer-Röhrchen sichtbar, in dem Methanol von Ethanol getrennt wird.
(Bild: (c) Van den Broek J et al. Nature Communications 2019)

Zürich/Schweiz – Methanol wird mitunter als tödlicher Bruder des Ethanols bezeichnet. Während letzterer der berauschende Stoff in Wein, Bier und Schnaps ist, ist ersteres eine Chemikalie, die im menschlichen Körper zu hochtoxischen Stoffen abgebaut wird. Schon verhältnismäßig wenig Methanol kann zu Erblindung oder unbehandelt zum Tod führen.

Wegen mit Methanol verunreinigten alkoholischen Getränken kommt es immer wieder zu Vergiftungsfällen, vor allem in Entwicklungs- und Schwellenländern. Denn bei der alkoholischen Gärung entsteht in geringen Mengen auch Methanol. Wo in Hinterhöfen unprofessionell Alkoholika gebrannt werden, können relevante Mengen Methanol in den Schnaps gelangen. Eine andere Ursache für Vergiftungen sind Getränke, die mit Scheibenwischwasser oder anderen methanolhaltigen Flüssigkeiten gepantscht werden.

Methanol: Alkoholika untersuchen und Atemtest

Bisher konnte Methanol nur in einem chemischen Analyselabor von Ethanol unterschieden werden. Auch um in Spitälern eine Methanolvergiftung zu diagnostizieren, sind verhältnismäßig große und teure Apparate nötig. „In Schwellen- und Entwicklungsländern, wo Methanolvergiftungen am häufigsten auftreten, sind solche Geräte oft nicht vorhanden“, sagt Andreas Güntner, Gruppenleiter am Particle Technology Laboratory von ETH-Professor Sotiris Pratsinis sowie Forscher am Universitätsspital Zürich.

Er und seine Kollegen haben nun ein kostengünstiges und tragbares Gerät entwickelt, das auf einem kleinen Metalloxidsensor basiert. Mit diesem lassen sich Methanol- und Ethanoldämpfe innerhalb von zwei Minuten über einem Getränk „erschnüffeln“, um gepanschten Alkohol zu erkennen. Das Gerät kann außerdem durch die Analyse der Atemluft eines Patienten eine Methanolvergiftung festzustellen. Auf einer Notaufnahme hilft dies, sofort die richtigen Gegenmaßnahmen einzuleiten.

Methanol von Ethanol getrennt

Mit Metalloxidsensoren war es schon bisher möglich, Alkoholdämpfe zu messen. Man konnte damit jedoch nicht unterschiedliche Alkohole wie Ethanol und Methanol auseinanderhalten. „Auch die von der Polizei verwendeten Atemlufttests messen nur Ethanol, wobei sie je nach Gerät auch Methanol fälschlicherweise als Ethanol erkennen“, erklärt Jan van den Broek, Erstautor der Studie und Doktorand an der ETH.

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Die ETH-Wissenschaftler entwickelten einerseits einen hochempfindlichen Alkoholsensor aus Nanopartikeln aus Zinnoxid, das mit Palladium versetzt ist. Andererseits wendeten sie einen Trick an, um Methanol und Ethanol voneinander zu unterscheiden: Die Proben gelangen nicht direkt auf den Sensor, sondern in einem davor angebrachten Röhrchen werden die beiden Alkohole voneinander getrennt. Das Röhrchen ist mit einem porösen Polymer gefüllt, durch das die zu untersuchende Luft mit einer kleinen Pumpe gezogen wird. Methanol passiert das Polymer-Röhrchen aufgrund seiner kleineren Molekülgröße schneller als Ethanol.

Das Messgerät erwies sich als äußert empfindlich. In Labortests erkannte es in alkoholischen Getränken auch geringste Methanolverunreinigungen, bis in den tiefen Bereich der gesetzlich erlaubten Grenzwerte. Außerdem analysierten die Wissenschaftler Atemproben einer Person, die zuvor Rum getrunken hatte, wobei die Forscher der Atemprobe zu Testzwecken nachträglich eine geringe Menge Methanol beimengten.

Zum Patent angemeldet

Die Forscher meldeten die Messmethode zum Patent an. Sie sind nun daran, die Technologie in ein Gerät zu integrieren, das in der Praxis angewendet werden kann. „Weil die Technologie günstig ist, eignet sie sich auch gut für Entwicklungsländer. Sie ist außerdem einfach zu bedienen und kann von Personen ohne Laborausbildung angewandt werden, beispielsweise von Behörden und auch Touristen“, sagt Güntner. Zudem sei sie für die Qualitätskontrolle in Schnapsbrennereien interessant.

Methanol spielt aber nicht nur im Zusammenhang mit alkoholischen Getränken eine Rolle, sondern ist auch eine bedeutende Industriechemikalie, die sogar noch wichtiger werden könnte: Methanol wird als möglicher Energieträger der Zukunft diskutiert – mit Methanolbrennstoffzellen lassen sich Fahrzeuge antreiben. Eine weitere Einsatzmöglichkeit wären daher Alarmsensoren, um Lecks in Tanks zu erkennen.

Die Studie war Teil des Flaggschiffprojekts Zurich Exhalomics von Hochschulmedizin Zürich.

Originalpublikation: Van den Broek J, Abegg S, Pratsinis SE, Güntner AT: Highly selective detection of methanol over ethanol by a handheld gas sensor, Nature Communications 2019, doi: 10.1038/s41467-019-12223-4 [http://dx.doi.org/10.1038/s41467-019-12223-4]

* Dr. F. Bergamin: ETH Zürich, 8092 Zürich/Schweiz

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