Kohlendioxid CO2
Kohlendioxid ist eines der wichtigsten Moleküle, die den in den letzten hundert Jahren beobachteten erhöhten Treibhauseffekt der Erdatmosphäre verursachen. Die Bestimmung der Konzentration von CO2 in der Atmosphäre bei der Klimaüberwachung durch Flugzeug getragene oder Satelliten getragene hochauflösenden IR-Spektrometer oder bei der Verbrennung von fossilen Energieträgern erfolgt meistens durch spektroskopische Methoden. Die spektroskopischen Diagnosemethoden funktionieren nur dann, wenn exakte Labormessungen als Vergleich vorliegen. In diesem Kontext ist es von herausragender Bedeutung, dass man die spektroskopischen Eigenschaften von Kohlendioxid sehr genau kennt.
In diesem Projekt haben wir uns vorgenommen durch Labormessungen neue und genauere spektroskopische Vergleichswerte zu bestimmen, besonders im Bereich sehr hohen Temperaturen der bislang nur unzureichend untersucht wurde.
Einen wesentlichen Beitrag zur globalen Erwärmung leistet das Kohlendioxid, das durch die Verbrennung von fossilen Energieträgern wie Erdöl, Erdgas und Kohle freigesetzt wird. Darum ist nicht nur die ständige Überwachung der Atmosphäre sondern auch die Diagnose von Verbrennungsvorgängen -und deren Optimierung- durch optische Methoden enorm wichtig. Solche Diagnosemethoden verwenden die hochauflösende Spektroskopie der bei der Verbrennung freigesetzten heißen Gasen. Um hier exakte analytische Ergebnisse zu bekommen, ist es wieder unerlässlich die spektroskopischen Eigenschaften von Kohlendioxid bei hohen Temperaturen zu kennen. In der gleichen Weise nutzt man bei der Optimiereung von Flugzeugtriebwerken spektroskopische Diagnosemethoden um deren Kraftstoffverbrauch zu senken. Jeder Erfolg auf diesem Gebiet ist ein weiterer Beitrag zur Senkung des globalen Kohelndioxidausstoßes.
Für CO2 gibt es eine große Zahl von spektroskopischen Untersuchungen (siehe [] und die Referenzen in dieser Arbeit), so dass zur Zeit ausführliche spektroskopische Datensätze (Linienpositionen und Intensitäten der rovibronischen Übergänge) existieren. Was noch nicht ausreichend untersucht wurde, ist die hochaufgelöste Spektroskopie von Kohlendioxid bei sehr hohen Temperaturen.
Im molekülspektroskopischen Laboratorium der Universität Gießen habe ich ein Experiment zur Untersuchung hochangeregter Molekülzustände aufgebaut, wie in Abbildung 1 skizziert ist.
Mit Hilfe dieses Experiments kann man die Infrarotemission von sehr heißen Gasen aufnehmen und so die Energieniveaus von hochangeregten Molekülzuständen bestimmen. Durch die Aufnahme infraroter Emissionsspektren von heißem CO2 ist es möglich, weitere bisher experimentell nicht zugängliche rovibronische Zustände mit hoher Genauigkeit zu bestimmen.
Diese Zusammenarbeit mit der AG Predoi-Cross betrifft den ausgesuchte Wellenzahlbereich 1900-2700 cm-1 soll aber später erweitert werden. Wir wollen in Gießen die Emissionspektren von sehr heißen CO2 im gesamten Infrarotbereich aufnehmen und analysieren.
Durch die zukünftige Verwendung der in diesem Projekt gewonnene Daten (Linenposition und relative Intensität von Übergängen zwischen hochangeregten Molekülzuständen) bei den oben beschriebenen Anwendungen kann dieses Projekt indirekt einen Beitrag zur zukünftigen Senkung des globalen Kohlendioxidaustoßes leisten.