Technische Ausstattung

In der organischen Geochemie und Petrographie stehen folgende Analysegeräte und Verfahren zur Verfügung:

Beispiel eines Analysesystems: Online Gasisotopenmassenspektrometer (GC-IRMS; Thermo MAT 253) Quelle: BGR

Organische Geochemie:

• für die Kohlenstoff-Schwefel-Analyse wird ein LECO CS 230 eingesetzt
• Pyrolysen werden mit einem Rock-Eval 6 sowie CDS-2000 Pyroprobe mit Gaschromatographiekopplung durchgeführt.
• die Lösungsmittelextraktion wird routinemäßig über ein Dionex ASE 350 durchgeführt
• Zur Flüssigkeitschromatographie werden sowohl eine BESTA 10-fach parallel Mitteldruckflüssigkeitschromatographie (zur Fraktionierung) als auch zwei Hochdruckflüssigkeitschromatographen vom Typ HP 1100 bzw. Agilent 1200 mit DAD, Fluoreszenzdetektion sowie mit Agilent 6110 ESI-MS Kopplung eingesetzt.
• Für die Gaschromatographie (GC) stehen verschiedene Agilent 7890 GC-Systeme mit FID sowie gekoppelt mit verschiedenen Massenspektrometern zur Verfügung, wobei als Einlasssysteme zwischen Split/Splitless-Injektion, Kaltaufgabesystem und einem Entech 7500A Headspacesampler gewählt werden kann
• Für die Massenspektrometrie mit GC-Kopplung werden ein Waters GCT Premier Flugzeitmassenspektrometer (TOF), ein Agilent 7000 Triple-Quadrupol und ein Agilent MSD 5975C eingesetzt.
• Zur Bestimmung der Verhältnisse stabiler Kohlenstoff- und Stickstoff-Isotope in Feststoffen und Flüssigkeiten findet ein Thermo Delta V Advantage Isotopenmassenspektrometer Einsatz (gekoppelt mit einem Thermo Trace GC Ultra und Thermo Flash EA 1112)

Organische Petrographie:

• Maturitäts- und Inkohlungsgradbestimmung sowie die Kohlenartenbestimmung nach DIN 22020-5:2005 sowie ASTM D7708-11 an zwei Leica DMR-Auflicht-Mikroskopen ausgestattet mit MPV-SP Spektral- beziehungsweise MPV-Compact 2-Photometern.
• Maceralgruppenanalyse, Mikrolithotypenanalyse und Fluoreszenzmessungen DIN 22020-3:1998 und DIN 22020-4:1998 an zwei Leica DMR-Auflicht-Mikroskopen ausgestattet mit MPV-SP Spektral- beziehungsweise MPV-Compact 2-Photometern.
• Eine hochauflösende Konfokale Laser-Scanning-Mikroskopie zur Identifikation und 3D lateralen Verteilung des organischen Materials am Leica TCS SP5 AOBS
• Ein Image Access Premium Digitales Bild-Management System zur Aufnahme im Hellfeld und Fluoreszenz-Modus, Bildverarbeitung und Referenzzwecken.
• Zwei digitale Fluoreszenzkameras LEICA DFC 310FX dienen der digitalen Bilderfassung und -auswertung.
• Ein Stereomikroskop Olympus SZ40 zum Auslesen von Probenmaterial
• Brennstoffchemische Bewertung von Stein- und Braunkohlen mit Stickstoff-begasten Heraeus Temperatur-Prüfschrank T6060 EKP nach DIN 51718:2002, IKA Bombenkalorimeter C5000 nach DIM 51900:2000, zwei Heraeus Muffelöfen Thermicon P® nach DIN 51720 und Prüfer Veraschungsofen EK30/15 nach DIN 51719:1997

Gasgeochemie, Isotopengeochemie:

Bei gasgeochemischen und isotopengeochemischen Untersuchungen ist die genaue Analyse auch kleinster Probenmengen von großer Bedeutung. Die BGR wird diesen Ansprüchen durch Expertise und ein umfangreiches Instrumentarium an kommerziellen Geräten sowie an gerätetechnischen Eigenentwicklungen gerecht.

Zurzeit stehen folgende Messsysteme zur Verfügung:

• Für die Standardanalysen in der Gaschromatographie werden analytische und präparative Geräte der Firmen Varian (µ-GC CP4900) und Agilent (FAST-RGA eingesetzt.
• Zur Bestimmung von Schwefelkomponenten in der Gasphase steht ein spezielles Analysesystem bestehend aus GC, MSD und SCD einschließlich Headspace-Autosampler zur Verfügung
• Für die Isotopenmassenspektrometrie (Kohlenstoff, Wasserstoff) stehen ein Thermo-Fisher MAT253 sowie ein Delta Plus XL zur Verfügung. Beide Systeme verfügen über ein gaschromatographisches Con-Flow sowie ein Direkteinlass-System (Dual-Inlet). Darüber hinaus steht ein Purge/Trap-Aufgabesystem für Proben mit niedrigen Konzentrationen zur Verfügung. Für den mobilen Einsatz kommt ein Messgerät (CRD Spektroskopie) zur Isotopenbestimmung von δ13C-Methan zum Einsatz.
• Für die Radon- (Rn) Spurenanalytik in Bodenluft ist ein Messgerät auf Basis der Alpha-Partikeldetektion vorhanden.
• Für die Isolierung von Gasen aus Meerwasser, Grundwasser und Sedimentproben stehen Systeme zur Probenaufbereitung zur Verfügung.
• Verschiedene Feldmessgeräte auf Sensor- und Quadrupol-MS-Basis sind für die Gasanalytik unter kontinuierlichen Bedingungen oder den mobilen Einsatz einsetzbar. Dazu zählen je zwei Eddy-Covariance-Systeme und automatisierte Gasflussmesskammern (LI-COR) sowie Dauermess-Stationen für Bodengase.

Experimentelle Labore:

Online Hochdruck Pyrolyseeinheit Quelle: BGR

Zur Untersuchung von Gas-Fluid-Gesteinsreaktionen stehen im Arbeitsbereich mehrere hochspezialisierte und exzellent ausgestattete experimentelle Labore zur Verfügung, in denen mit verschiedenartigen Hochdruckreaktoren über einen Druckbereich von 1-750 bar und Temperaturbereich von 30-350°C geochemische Reaktionen im geologischen Untergrund nachgestellt werden können. Momentan werden diese experimentellen Systeme genutzt für Projekte der Themenfelder Energierohstoffe, CO2-Speicherung und Endlagerung radioaktiven Abfalls.
Einen Schwerpunkt bilden dabei Untersuchungen der Reaktionen von organischen Verbindungen, z.B. bei Prozessen der Bildung von Erdöl und Erdgas.