Greentech Science: Erforschung von Unterwasser-Methan-Quellen mit Transpector

In den Meeresböden sind weltweit enorme Mengen an Methan gebunden. Bei der Erforschung der Methanquellen setzt das Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) ein Unterwasser-Massenspektrometer (UWMS) ein den Transpector CPM von INFICON.

Das System des Anbieters von Mess- und Sensortechnologie trägt mit seiner Messgenauigkeit und -geschwindigkeit maßgeblich zur Datenstabilität und Bedienungsfreundlichkeit bei.

Kipppunkt-Effekte, Methan ist ein schädliches Treibhausgas

Methan ist ein schädliches Treibhausgas. Durch Kipppunkt-Effekte, wie der Zersetzung von Gashydraten in Ozeanen gelangt es zunehmend in die Atmosphäre. In aquatischen Systemen kann Methan etwa durch Risse in den Sedimenten an die Oberfläche gelangen.

Eine weitere submarine Methanquelle entsteht durch mikrobielle Zersetzung von organischem Material in geringeren Sedimentschichten. Durch den Klimawandel erwärmen sich die marinen Sedimente und geben das Klimagas frei. Die entscheidende Frage lautet: Wieviel Methan daraus gelangt in die Atmosphäre und beschleunigt die Erderwärmung.

Methanaustritte lokalisieren

Um die submarinen Quellen zu lokalisieren eignet sich der In-situ-Einsatz eines Unterwasser-Massenspektrometers. Die Hauptvorteile sind die kurze Ansprechzeit bei erhöhten Konzentrationen und die im Vergleich zu anderen Methoden bis zu 750mal höhere Messrate der Konzentrationen gelöster Gase. Je höher die Datendichte desto exakter die Kartierung der Methanquellen.

Exakt, schnell und bedienungsfreundlich

Das UWMS besteht aus einem Membraneinlass-System für die Probennahme und einer Sensor-Einheit, in der die wasserlöslichen Gase und leichten Kohlenwasserstoffe gemessen werden. Kernstück des Sensors ist ein Massenspektrometer.

Das Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) setzt etwa bei seinen Forschungen auf den Transpector® CPM von INFICON. Mit seiner Genauigkeit und Geschwindigkeit trägt das INFICON-System maßgeblich zur Datenstabilität und Bedienungsfreundlichkeit bei.

Expedition im Südatlantik

So etwa auch im Dezember 2022, als das Forschungsschiff Polarstern im Südatlantik mit einem Unterwasser-Massenspektrometer Methanquellen erkundet hat. Mit an Bord: Wissenschaftler Dr. Torben Gentz. In der Abteilung Marine Geochemie am AWI begleitet er das UWMS-Projekt seit 2005. Das heutige System hat zwar kaum noch etwas mit dem Ursprungsgerät zu tun. So sind etwa die Ansteuerung und die Vakuumpumpen neu. „Aber das einzig verbliebene elementare Bauteil ist der CPM von INFICON“, sagt Gentz.

Gasblasen an der Wasseroberfläche

Entscheidend für die Forschung ist laut Dr. Torben Gentz, der Anteil des Methans, der in die Atmosphäre gelangt. Je dichter die Ausgasungsstellen an der Wasseroberfläche sind und je geringer die Wassersäule darüber mit unterschiedlichen Wassermassen geschichtet ist, desto mehr Methan dringt an die Oberfläche. Die Erhebung und Aufarbeitung der Daten sind elementar, denn diese münden in den Sachstandsbericht des Weltklimarats IPCC.

Um die Rolle der Meere im globalen Klimasystem zu ergründen benötigt man also letztlich verlässliche Messmethoden.

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Quellen

INFICON GmbH