Wereldwijd zitten enorme hoeveelheden methaan vast in de oceaanbodem. Het Alfred Wegener Instituut Helmholtz Center for Polar and Marine Research (AWI) gebruikt een onderwatermassaspectrometer (UWMS) om methaanbronnen te onderzoeken. Het systeem levert met zijn meetnauwkeurigheid en snelheid een belangrijke bijdrage aan de datastabiliteit en gebruiksvriendelijkheid, schrijft het Duitse meet- en sensortechnologiebedrijf Inficon.

Methaan is een schadelijk broeikasgas. Als gevolg van omslagpunteffecten, zoals de afbraak van gashydraten in de oceanen, komt het steeds vaker in de atmosfeer terecht. In aquatische systemen kan methaan bijvoorbeeld via scheuren in de sedimenten het oppervlak bereiken. Een andere onderzeese bron van methaan is de microbiële afbraak van organisch materiaal in lagere sedimentlagen. Als gevolg van de klimaatverandering warmen de mariene sedimenten op en komt er broeikasgas vrij. De hamvraag is: hoeveel methaan komt vrij in de atmosfeer en versnelt de opwarming van de aarde?

Lokaliseren van methaanlekken
Het in-situ gebruik van een onderwatermassaspectrometer is geschikt voor het lokaliseren van onderzeese bronnen. De belangrijkste voordelen zijn de korte responstijd bij verhoogde concentraties en de tot 750 keer hogere meetsnelheid van opgeloste gasconcentraties in vergelijking met andere methoden. Hoe hoger de gegevensdichtheid, hoe nauwkeuriger het in kaart brengen van methaanbronnen.

Het UWMS bestaat uit een membraaninlaatsysteem voor bemonstering en een sensorunit waarin de wateroplosbare gassen en lichte koolwaterstoffen worden gemeten. De kern van de sensor is een massaspectrometer. Onderzoeksgroepen die voor onderzoek afhankelijk zijn van de Transpector® CPM zijn onder meer het Alfred Wegener Instituut Helmholtz Center for Polar and Marine Research (AWI). Het INFICON-systeem levert met zijn nauwkeurigheid en snelheid een belangrijke bijdrage aan de datastabiliteit en gebruiksvriendelijkheid, aldus Inficon.

Expeditie in de Zuid-Atlantische Oceaan
In december 2022 onderzocht het onderzoeksschip Polarstern methaanbronnen in de Zuid-Atlantische Oceaan met behulp van een onderwatermassaspectrometer. Aan boord: wetenschapper Dr. Torben Gentz ​​die sinds 2005 betrokken is bij het UWMS-project van de afdeling Mariene Geochemie van het AWI. Het huidige systeem heeft weinig te maken met het oorspronkelijke apparaat. Zo zijn het besturingssysteem en de vacuümpompen nieuw. “Maar het enige overgebleven onderdeel is de Transpector® CPM van INFICON”, zegt Gentz.

Volgens Dr. Torben Gentz ​​is het aandeel methaan dat de atmosfeer bereikt cruciaal voor onderzoek. Hoe dichter de ontgassingspunten op het wateroppervlak zijn en hoe minder de waterkolom daarboven is gelaagd met verschillende watermassa's, hoe meer methaan naar het oppervlak dringt. Het verzamelen en verwerken van de gegevens is van fundamenteel belang, omdat deze worden meegenomen in het beoordelingsrapport van het Intergouvernementeel Panel voor Klimaatverandering (IPCC). Uiteindelijk zijn betrouwbare meetmethoden nodig om de rol van de oceanen in het mondiale klimaatsysteem te bepalen.

Andere toepassingen: productie van halfgeleiders
De Transpector Compact Process Monitor (CPM)-systemen worden ook gebruikt in de halfgeleiderproductie, voor procesmonitoring en -controle en voor het monitoren van verontreinigingen. En ze worden ook gebruikt in de scheikunde, materiaalanalyse en natuurkunde. Het voordeel van de gesloten ionenbron komt [op sommige van deze gebieden] goed tot zijn recht, suggereert de groep, omdat deze kan worden gebruikt om direct bij procesvacuüm (procesdruk) of bij een veel hogere druk te ioniseren dan bij een open ionenbron. . Een differentieel pompsysteem, zoals geïnstalleerd in de CPM, is een vereiste. Dit kan worden aangevuld met een variabel, schakelbaar inlaatsysteem dat kan worden gebruikt om een ​​breed analysedrukbereik te dekken, van atmosfeer tot hoog vacuüm.

Bepaalde toepassingen – zoals de AWI – profiteren ook van de gesloten ionenbron. Hierbij wordt het procesgas bij een hogere druk geïoniseerd dan bij een open ionenbron. Er wordt een hogere ionenopbrengst bereikt – een groter aantal geladen deeltjes, die in de quadrupool kunnen worden gescheiden op basis van hun massa-ladingsverhouding en kunnen worden weergegeven. “Het resultaat is een veel preciezere en gedetailleerdere verklaring voor verdere verwerking in onderzoek of procescontrole”, aldus Steffen Tippmann.

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
• PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
• Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
• Bron: https://envirotecmagazine.com/2024/02/27/exploring-underwater-methane-sources-with-mass-spectrometry/