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Pyrolyse-GC/MS

Flexible Materialanalytik mittels Pyrolyse und Standard-GC/MS

| Redakteur: Dr. Ilka Ottleben

Abb. 1: Detailaufnahme des Gerstel-Pyro-Moduls, das sich in die Thermal Desorption Unit (TDU) integrieren lässt. Die Bestückung erfolgt automatisiert mittels Multi Purpose Sampler (MPS). (Bild: Guido Deußing)
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Abb. 1: Detailaufnahme des Gerstel-Pyro-Moduls, das sich in die Thermal Desorption Unit (TDU) integrieren lässt. Die Bestückung erfolgt automatisiert mittels Multi Purpose Sampler (MPS). (Bild: Guido Deußing)

Nicht nur zur Lösung diffiziler Aufgaben schätzen Anwender der Gaschromatographie das Potenzial von GC/MS-Systemen, die für den Einsatz aller GC-gängigen Probenvorbereitungstechniken ausgerüstet sind. Ermöglichen sie doch, sich flexibel aus dem analytischen Spektrum zu bedienen.

Die Untersuchung polymerer Materialien ist ein weites Feld mit unterschiedlichsten Einsatzmöglichkeiten. Ein Anwendungsbereich der Pyrolyse-GC/MS führt ins Landeskriminalamt (LKA) Schleswig-Holstein: Dr. Holger Herdejürgen von der Abteilung Brand- und Explosionsforschung zählt zu jenen Mitarbeitern, die immer dann zurate gezogen werden, wenn die kriminalpolizeiliche Beweisaufnahme naturwissenschaftlichen Sachverstand erfordert. Meist geht es um die Untersuchung von Materialspuren. Nicht etwa eine dem mutmaßlichen Täter zuzuordnende DNS-Probe oder den verdächtigen Fingerabdruck am Mordwerkzeug; obgleich der Begriff des „Fingerprints“ auch im Sprachjargon der Abteilung Brand- und Explosionsforschung beheimatet ist.

Forensische Anwendung der Pyrolyse-GC/MS

Dr. Herdejürgen betreibt Ursachenforschung. Seine Aufgabe ist es, Proben von Brandstellen auf das Vorhandensein verdächtiger Substanzen hin zu untersuchen. Die Frage, die es zu beantworten gilt, lautet immer ähnlich: War es ein Unfall oder die Tat eines Brandstifters? „Brände werden oft unter Zuhilfenahme von Brandbeschleunigern gelegt“, schildert der LKA-Experte. Für die Aufklärung eines Brandfalls sei es folgerichtig wichtig zu erfahren, ob leicht entzündliche Flüssigkeiten wie Benzin eingesetzt wurden und wenn ja, ob es möglich ist, ihren Gehalt in den Brandschuttproben sowie ggf. ihre Herkunft zu bestimmen.

Um sich der Antwort auf diese Frage zu nähern, bedient sich der Wissenschaftler unter anderem der Pyrolyse-GC/MS, bei der Proben bei hohen Temperaturen unter Sauerstoffausschluss thermisch zersetzt, die Pyrolyse-Produkte gaschromatograpisch (GC) getrennt und massenselektiv (MS) detektiert werden. Am Rande bemerkt: Die Pyrolyse wird vorrangig genutzt, um weitreichende Informationen über den Aufbau und die Struktur von Makromolekülen zu gewinnen, zu denen per Definition polymere Werkstoffe zählen. Gleichzeitig kann die Pyrolyse helfen, bestätigt Dr. Herdejürgen, den Hergang eines Brandes im Inneren von Gebäuden zu simulieren, da der Verbrennungsprozess in diesem Umfeld in der Regel unter Sauerstoffmangel erfolge.

Ausschlaggebend für die Beurteilung von Brandvorgängen mithilfe der Pyrolyse-GC/MS ist die Tatsache, dass Kraftstoffe und konventionelle Lösungsmittel, die als Brandbeschleuniger taugen, Komponenten enthalten, die auch bei einem realen Wohnungsbrand unter Pyrolyse-Bedingungen durch thermische Zersetzung von Kunststoffen wie Gummi- oder Teppichbodenmaterial sowie anderen organischen Materialien gebildet werden. Daher können sie in wechselnder Zusammensetzung auch Teil der Brandprobenmatrix sein. Wichtiger Gesichtspunkt bei der Aufklärungsarbeit sei die sichere Differenzierung zwischen möglichen Brandlegungsmitteln und Pyrolyseprodukten: Die Pyrolyse-GC/MS liefert Informationen über die Art der gebildeten Spezies und die quantitative Zusammensetzung des Pyrolysats, um beweisen oder ausschließen zu können, ob die vor Ort gefundenen organischen Stoffe durch Pyrolyse der verbrannten Materialien entstanden sind oder ob sie durch gezieltes Einbringen als Brandbeschleuniger aufgefunden wurden.

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