Die Kohlenstoffanalyse (auch als CO2 (Carbonat)-Analyse oder Kohlenstoffanalytik bezeichnet) wird eingesetzt, um verschiedenartige Proben auf ihren Gesamtgehalt an Kohlenstoff oder ggf. den Gehalt an einzelnen Kohlenstofffraktionen zu bestimmen.
Die Kohlenstoffanalyse wird eingesetzt bei Kohle, Koks, Ölen, Ersatzbrennstoffen, Kalkstein, Gesteine, Erze, Aschen, Pflanzen und Böden, um den enthaltenen Gesamtkohlenstoff (TC), bzw. die entsprechende Fraktionen organisch gebundenen Kohlenstoffs (TOC) und anorganisch gebundenen Kohlenstoffs (TIC) zu ermitteln.
Die Kohlenstoffanalyse mittels Verbrennungsanalysatoren ist standardisiert und besteht aus den Einzelschritten: Probeneinwaage, ggf. Zugabe von Zuschlägen, Verbrennung der Probe im Sauerstoffstrom und Messung der Verbrennungsgase, wobei Infrarotmesszellen bei der abschließenden Messung sehr verbreitet sind.
Die Kohlenstoffanalyse wird routinemäßig eingesetzt zur Produktionskontrolle, Wareneingangs- und Ausgangskontrolle, in der industriellen Forschung und Entwicklung, sowie an Hochschulen im Rahmen von wissenschaftlichen Untersuchungen. Neben der Verbrennungsanalyse können zudem weitere Verfahren zur Kohlenstoffanalyse eingesetzt werden.
Methoden der Kohlenstoffanalyse
Weitere Verfahren der Kohlenstoffanalyse sind beispielsweise Coulometrie, Gravimetrie, ICP oder Funkenspektroskopie. Jedes der Verfahren weist seine individuellen Stärken und Schwächen auf, wobei über alle Verfahren inkl. Verbrennungsanalyse die Nachweisgrenze von Kohlenstoff üblicherweise bei 0,5 bis 1 ppm liegt. Tiefere Nachweisgrenzen sind nur mit massenspektrometrischen Verfahren und entsprechend wissenschaftlich geschultem Personal zu erzielen.Mit der richtigen Anwendung der Verbrennungsanalytik kann der Kohlenstoffgehalt über einen weiten Bereich (von 1ppm bis 100 %) einfach, schnell, sicher und ohne akademisch geschultes Personal durchgeführt werden. Die Verbrennungsanalyse genügt hierbei vielen gängigen nationalen und internationalen Standards und Normen (z.B. DIN, ISO, ASTM).
Fraktionierte Kohlenstoffanalyse und Wasseranalyse
Neben den Verfahren der Gesamtkohlenstoffanalyse existieren auch Methoden zur Bestimmung der einzelnen Kohlenstofffraktionen. Mit einem Multiphasenanalysator wird während der Messung die Verbrennungstemperatur verändert und so verschiedene Kohlenstoff – und Wasserfraktionen nachgewiesen. Die Wasserfraktionen stammen hierbei aus der Feuchtigkeit der Probe, sowie aus der Oxidation von organischen C-H Verbindungen. Je nach vorliegender Verbrennungstemperatur lassen sich die unterschiedlichen Kohlenstofffraktionen (TOC, TIC, TC) und Wasserfraktionen (Feuchtigkeit, Kristallwasser) nachweisen.Neben diesem Temperaturverfahren lässt sich zur fraktionierten Kohlenstoffanalytik auch die Säuremethode verwenden. Dieses Verfahren ist den bekannten Normen ebenso erwähnt. Hier wird eine Probe mit Säure versetzt und entweder das aus dem Carbonat stammende Kohlendioxid gemessen (TIC) oder der verbleibende organisch gebundene Kohlenstoff (TOC). Bei dieser Differenzmessung finden ebenso Verbrennungsanalysatoren Verwendung.
