Organische Geochemie und Petrographie

Im Bereich der organischen Geochemie und Petrographie arbeiten BGR--Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe-Wissenschaftler vor allem in drei Schwerpunktbereichen: den fossilen Energierohstoffen Kohle und Erdöl, der Umweltgefährdung durch organische Schadstoffe sowie der Klimarekonstruktion mithilfe von geochemischen Verfahren.

Fossile Energierohstoffe: Erdöl

Erdöl ist derzeit einer der wichtigsten fossilen Brennstoffe und entsprechend intensiv ist die Erforschung und Erkundung neuer, aber auch bereits erschlossener Vorkommen mithilfe von organisch-chemischen Verfahren an der BGR.

Im Rahmen der Muttergesteinsanalyse bestimmen BGR-Wissenschaftler die Menge und den Typ des organischen Materials sowie den organischen Kohlenstoffgehalt. Zudem extrahieren sie den löslichen Anteil des Materials und untersuchen die Zusammensetzung des Extraktes mit chromatographischen Methoden. Den Reifegrad des Materials (Rock-Eval Pyrolyse) und die Verteilungsmuster von Biomarkern wie beispielsweise Steranen und Triterpanen bestimmen sie durch massenspektrometrische Untersuchungen.

Die Korrelation zwischen Öl und Muttergestein geschieht durch die chromatographische Auftrennung von Erdölen und Extrakten und den Vergleich der Verteilung der Sterane und Triterpane in beiden Medien ("Fingerprint"-Methode) mit Hilfe der gekoppelten Gaschromatographie-Massenspektrometrie (GC-MS).

Fossile Energierohstoffe: Kohle

Neben Erdöl ist die Kohle nach wie vor einer der wichtigsten fossilen Energierohstoffe. Die Wissenschaftler der BGR erforschen und analysieren verschiedene chemische Parameter dieses Brennstoffs mithilfe mehrerer Verfahren.

Die Zusammensetzung des organischen Materials von Kohlen wird über quantitative, das von Sedimenten durch halbquantitative Maceral- und Mikrolithotypenanalyse ermittelt.

Die Maturität und Inkohlung untersuchen die BGR-Wissenschaftler über die Reflexion des Vitrinits oder anderer geeigneter Komponenten, sowie durch monochromatische und spektrale Fluoreszenzmessung.

Die Immediatanalyse, die Brennwertbestimmung und die Schwelanalyse erlauben die Bestimmung der Brennstoffqualität.

Umweltforschung: organische Schadstoffe, Mineralölkohlenwasserstoffe

Organische Verbindungen haben einen großen Anteil an den in die Umwelt eingetragenen Schadstoffen. Die Überwachung, aber auch die Sanierung von Böden und Wässern sind daher wichtige Bestandteile des Umweltschutzes.

Zur Unterstützung und Verbesserung der Schadstoffüberwachung setzen die Wissenschaftler der BGR verschiedene Verfahren ein, darunter die Gruppen- und Summenparameteranalytik von organischem Kohlenstoff, Schwefel, AOX, MKW sowie den Phenolindex. Einer Einzelstoffanalyse werden BTEX, LHKW, PAK, PCB, Pestizide, MKW und Explosivstoffe unterzogen. Ein Screening auf organische Schadstoffe erfolgt durch GC-MS-Techniken. Speziell im Öl-Abbau eingesetzt wird die Untersuchung der Verteilung von Alkanen mittels GC und GC-MS.

Sind Verunreinigungen eingetreten, wird eine Anreicherung, Isolierung und ein Clean-Up von organischen Schadstoffen aus Wässern und Böden durch Verfahren wie Soxhlet- und Soxtec-Extraktion, SPE, SPME sowie ASE durchgeführt.

Marine Organische Geochemie, Klimarekonstruktion

Organische Verbindungen dienen auch als Indikatoren in der Klimaforschung. Über die Bestimmung und quantitative Analyse von Biomarkern können Forscher auf die Umweltbedingungen zu einer gegebenen Zeitperiode rückschließen.

Dafür setzen sie Verfahren wie die Extraktion, Verseifung, chromatographische Fraktionierung und GC-MS- bzw. GC-FID-Bestimmung sowie Kohlenstoff- Stickstoff- Isotopenanalysen ein.