Gashydrate unter dem NMR-Mikroskop
Gashydrate entstehen in der Tiefsee bei niedrigen Temperaturen und hohem Druck. Sie bestehen aus von Wassermolekülen umgebenen Gasen und bilden gemeinsam einen Hydratkristall. Da Hydrate Kohlenwasserstoffe enthalten, sind sie leicht brennbar und vor kurzem als eine zukünftige alternative Energiequelle bedeutend geworden. Mithilfe der nuklearmagnetischen Resonanz lassen sich viele Informationen darüber gewinnen, wie dieser interessante Stoff entsteht. Neuere Forschungen auf diesem Gebiet führten zur Entwicklung einer NMR-Zelle, die mit einer genauen Temperatur- und Drucksteuerung ausgestattet ist. Aus diesem Verfahren erhalten die Forscher einzigartige, hoch lokalisierte Informationen über die Moleküle. Die durchgeführten Forschungen gehören zum ANAXIMANDER-Projekt, dessen Ziel es ist, alle Orte mit Hydratvorkommen im östlichen Mittelmeer zu untersuchen. Die produzierte NMR-Zelle wurde umfangreich getestet; mit ihrer Hilfe erforschte man das Wachstumsverhalten der Gashydrate nahe ihres Gleichgewichtszustandes. Die Studien ergaben, dass die Transportphänomene die Bildung oder den Zerfall von Hydraten in durchlässigen Medien beeinflussen. Man stellte weiterhin fest, dass es bei der Hydratbildung je nach anfänglicher Gassättigung große Unterschiede gibt. Ist diese hoch, dehnt sich das Wachstum schnell über große Flächen aus; jedoch ist die Bildung bei einer geringen anfänglichen Gassättigung ein lokales Phänomen. Für die Durchführung von NMR-Messungen ist ein nicht leitendes, hochdruckbeständiges Material notwendig. Die produzierte Zelle hält Drücken von bis zu 1000 bar stand. Sie besteht aus Keramik und die Kernhalterzelle (core holder cell) entstand aus einem Siliziumnitridröhrchen. Zur Lösung des Problems der genauen Thermostatierung verwendeten die Forscher statt Wassers gemeinsam mit einer Zahnradpumpe, die eine maximale Durchflussmenge von 4 Litern pro Minute hat, schweres Wasser (D2O) als Kühlmittel. Die entwickelte neuartige NMR-Zelle ist universell für Untersuchungen von Prozessen unter hohem Druck geeignet. Die Wissenschaftler bemühen sich um weitere Entwicklungsunterstützung.
