Het Alfred Wegener Instituut Helmholtz Center for Polar and Marine Research (AWI) gebruikt een onderwater massaspectrometer (UWMS) om methaanbronnen te onderzoeken. Met zijn meetnauwkeurigheid en -snelheid levert de Transpector® CPM van Inficon een belangrijke bijdrage aan de stabiliteit en gebruiksvriendelijkheid van gegevens.
Methaanbronnen onder water
Door omslagpunteffecten, zoals de afbraak van gashydraten in oceanen, komt het schadelijke broeigas methaan steeds vaker vrij in de atmosfeer. In aquatische systemen kan methaan bijvoorbeeld via scheuren in de sedimenten het oppervlak bereiken. Een andere onderzeese bron van methaan vormt de microbiële afbraak van organisch materiaal in lagere sedimentlagen. Als gevolg van klimaatverandering warmen de mariene sedimenten op en komt het broeikasgas vrij. Maar hoeveel methaan komt er nu daadwerkelijk vrij in de atmosfeer. En hoe snel verloopt de opwarming van de aarde daardoor?
Lokaliseren
Het in-situ gebruik van een onderwater massaspectrometer leent zich voor het lokaliseren van onderzeese bronnen. Als belangrijkste voordelen noemt de fabrikant de korte reactietijd bij verhoogde concentraties en de tot 750 keer hogere meetsnelheid van opgeloste gasconcentraties in vergelijking met andere methoden. Hoe hoger de datadichtheid, hoe nauwkeuriger het in kaart brengen van methaanbronnen.
Het UWMS bestaat uit een membraaninlaatsysteem voor bemonstering. De geïntegreerde sensoreenheid met massaspectrometer meet de in water oplosbare gassen en lichte koolwaterstoffen.
UWMS-project
Het onderzoeksschip Polarstern onderzocht in december 2022 methaanbronnen in de Zuid-Atlantische Oceaan met een onderwater massaspectrometer. Aan boord van het schip bevond zich wetenschapper Dr. Torben Gentz. Hij bemoeit zich sinds 2005 met het UWMS-project van de afdeling Mariene Geochemie van het AWI. Inmiddels vervingen de onderzoekers ind e loop der jaren het besturingssysteem en de vacuümpompen. “Maar de Transpector® CPM van Infico zit er al die bijna twintig jaar al in”, zegt Gentz.
Dr. Torben Gentz noemt het aandeel methaan dat de atmosfeer bereikt cruciaal voor onderzoek. Hoe dichter de ontgassingspunten op het wateroppervlak en hoe minder de waterkolom erboven gelaagd is met verschillende watermassa’s, hoe meer methaan naar de oppervlakte doordringt. Het verzamelen en verwerken van de gegevens dient een fundamenteel belang. Ze komen in het beoordelingsrapport van de Intergouvernementele Werkgroep inzake klimaatverandering (IPCC). Uiteindelijk bepalen de onderzoekers met betrouwbare meetmethoden de rol van de oceanen in het wereldwijde klimaatsysteem.
Bewezen technologie
Inficon Service Manager Steffen Tippmann: “Transpector Compact Process Monitor (CPM)-systemen gebruiken ze ook al in de productie van halfgeleiders, in de SEMI-sector voor procesbewaking en -controle en voor contaminatiebewaking. CPM-systemen vervullen ook een rol in onderzoek, scheikunde, materiaalanalyse en natuurkunde. Het voordeel van de gesloten ionenbron komt hier goed tot zijn recht. Zoals bij het direct ioniseren bij procesvacuüm (procesdruk) of bij een veel hogere druk dan bij een open ionenbron. Een differentieelpompsysteem, zoals geïnstalleerd in de CPM, is een vereiste. Door dit aan te vullen met een variabel, schakelbaar inlaatsysteem bestrijkt de gebruiker een breed analysedrukbereik, van atmosfeer tot hoogvacuüm.”
