• MD-Dating: Nutzung der molekularen Alterung zur Datierung

Chemische Änderungen über die Zeit können genutzt werden, um verschiedene Prozesse zu beschreiben. Sofern diese Änderungen langsam und einheitlich ablaufen, besteht die Möglichkeit, das taphonomische Verhalten als chronometrische Uhr zu verwenden, um das Alter vorherzusagen.

 

  • Nutzung des molekularen Abbaus von Holz zur Vorhersage des Alters oder der Lagerungsbedingungen

 Alterung von Holz in lebenden Bäumen, von trockenem Bauholz und bei Lagerung in kalten Seen führt zu vergleichbaren chemischen Veränderungen. Andere Lagerungsbedingungen können zu unterschiedlichen Geschwindigkeiten oder unterschiedlichem Verhalten über die Zeit führen. Holz aus dem prähistorischen Salzbergwerk in Hallstatt, Oberösterreich, unterscheidet sich klar im Alterungsverhalten von gleich altem Holz anderer Lagerungsbedingungen. Datierungsmodelle wurden für Fichte, Tanne, Lärche und Eiche erstellt. Verschiedene Lagerungsbedingungen, verschiedene Arten/ Gattungen und der Ausbau der bestehenden Modelle in Zeit und räumlicher Gültigkeit stehen im Mittelpunkt aktueller Forschungen.

 

Publikationen, die sich mit der molekularen Alterung von Holz beschäftigen (Open Access):

Tintner J., Spangl B., Grabner M., Helama S., Timonen M., Kirchhefer A.J., Reinig F., Nievergelt D., Krąpiec M., Smidt E. (2020) MD dating: molecular decay in pinewood as a dating method. Sci Rep 10:11255, doi: 10.1038/s41598-020-68194-w

Tintner J., Spangl B., Reiter F., Smidt E., Grabner M. (2020) Infrared spectral characterization of the molecular wood decay in terms of age. Wood Sci Techn, 54, 313-327, doi 10.1007/s00226-020-01160-x.

Tintner J., Smidt E., Tieben J., Reschreiter H., Kowarik K., Grabner M. (2016) Aging of wood under long-term storage in a salt environment. Wood Sci Techn 50 (5), 953-961, doi 10.1007/s00226-016-0830-4.

  •  Nutzung der molekularen Veränderung von Kohle zur zeitlichen Einordnung bzw. zur Bestimmung der Pyrolysebedingungen

Kohlestückchen gehören zu den häufigsten Fundstücken bei archäologischen Ausgrabungen. Häufig werden sie zur Datierung herangezogen, da sie ihre hohe Abbauresistenz auch unter Bedingungen in Böden unter Beweis stellen, bei denen andere organische Materialien durch mikrobiellen Abbau völlig verschwunden sind. Kohlestückchen scheinen eine entscheidende Bedeutung insbesondere in anthropogenen, aber auch in natürlichen Böden zu haben, die über Jahrhunderte bis Jahrtausende gebildet wurden. Neben dem Einfluss auf die Bodenfruchtbarkeit in Hinblick auf die Anwendung von Biochar in landwirtschaftlichen Böden rückt vor allem der Effekt der Langzeitbindung von Kohlenstoff in den Vordergrund des Interesses.

Die Abgrenzung der Faktoren Pyrolysebedingungen und Alterungsprozesse ist hierbei entscheidend. Die Untersuchung traditioneller Köhlereiprozesse liefert die Möglichkeit, die beiden Effekte voneinander zu trennen. Pyrolysetemperatur, aber auch die Elementzusammensetzung können aus Infrarotspektren vorhergesagt werden. Alterungsprozesse führen zu spezifischen chemischen Veränderungen über die Zeit. Daher können verschiedene Epochen voneinander getrennt werden. Weitere Untersuchungen zielen auf die verbesserte Beschreibung der Pyrolyseprozesse, sowie die Entwicklung von Datierungsmodellen ab.

Publikationen, die sich mit der molekularen Alterung von Kohle bzw. Pyrolysebedingungen beschäftigen:

Smidt E., Tintner J., Nelle O., Oliveira R.R., Patzlaff R., Novotny E.H., Klemm S. (2020) Infrared spectroscopy refines chronological assessment, depositional environment and pyrolysis conditions of archeological charcoals. Sci Rep 10:12427, doi: 10.1038/s41598-020-69445-6

Tintner J., Fierlinger R., Gerzabek H., Pfeifer C., Smidt E. (2020) Pyrolysis profiles of a traditional circular kiln in Austria and a drum kiln in Namibia. J Anal Appl Pyrol 150, 104865, doi 10.1016/j.jaap.2020.104865

Tintner J., Preimesberger C., Pfeifer C., Theiner J., Ottner F., Wriessnig K., Puchberger M., Smidt E. (2020) Pyrolysis profile of a rectangular kiln – natural scientific investigation of a traditional charcoal production process. J Anal Appl Pyrol 146, 104757, doi 10.1016/j.jaap.2019.104757.

Tintner J., Preimesberger C., Pfeifer C., Soldo D., Ottner F., Wriessnig K., Rennhofer H., Lichtenegger H., Novotny EH., Smidt E. (2018) Impact of pyrolysis temperature on charcoal characteristics. Ind Eng Chem Res 57(46): 15613-15619, doi 10.1021/acs.iecr.8b04094.

Smidt E., Tintner J., Klemm S., Scholz UM. (2017) FT-IR spectral and thermal characterization of ancient charcoals - a tool to support archaeological and historical data interpretation. Quat Int 457, 43-49, doi 10.1016/j.quaint.2016.11.031.

  • Nutzung des molekularen Abbaus von Zuschlagstoffen im Lehmbau bzw. in Oberflächenputzen zur Vorhersage des Alters

Auf den Ergebnissen von Holz aufbauend gerieten auch andere organische Materialien in den Mittelpunkt des Interesses. Besonders lohnend erweisen sich organische Zuschlagstoffe zu Lehmziegeln und Oberflächenputzen. Üblicherweise finden sich solche Zuschlagstoffe in sämtlichen Adobebauten und in den meisten Putztechniken – teils zufällig, teils gezielt zur Armierung. Solche Proben werden selten gezielt aufgesammelt. Erste Proben wurden bei einem alten Lagerhäuschen bei Immendorf (N48°38′20" E16°07′20"), Niederösterreich, entnommen. Das Haus wurde als Lehmbau in einer Bauweise namens “Quaderstock“ errichtet, die in der Region von der Mitte des 18. bis zum Beginn des 19. Jahrhunderts üblich war –. In einem ersten Vorversuch wurden aus einem solchen Ziegel organische Zuschlagstoffe ausgeklaubt. Die Hauptbestandteile waren Stroh, daneben Kohlestückchen, Spelzen und Holzfragmente. Rezentes Stroh diente als Referenz. Beides wurde mittels Infrarotspektroskopie charakterisiert. Die Untersuchungsergebnisse scheinen vielversprechend um Alterungsprozesse zu charakterisieren.

Publikationen, die sich mit der molekularen Alterung im Lehmbau und in Oberflächenputzen beschäftigen (Open Access):

Tintner J., Rennhofer H., Kennedy CJ., Revie WA., Weber H., Pavlik C., Lanszki J. (2020) Recalcitrance of hair in historical plasters. Poly Degr Stab 181, 109333, doi: 10.1016/j.polymdegradstab.2020.109333

Tintner J., Roth K., Franz Ottner F., Syrová-Anýžová Z., Žabičková I., Wriessnig K., Meingast R., Feiglstorfer H. (2020) Straw in Clay Bricks and Plasters—Can We Use Its Molecular Decay for Dating Purposes? Molecules (MDPI), 25(6), 01419, doi 10.3390/molecules25061419

Kontakt: J. Tintner-Olifiers