Die Koloskopie ist eine der wichtigsten apparativen Untersuchungsmethoden der heutigen Medizin. Sie dient nicht nur der Diagnostik, sondern kann auch therapeutische Verwendung finden. Bei der vorliegenden Arbeit handelt es sich um eine randomisierte kontrollierte doppelblinde Studie. Das Hauptziel bestand in dem Vergleich der etablierten Methode, bei der Raumluft als Insufflationsgas verwendet wird, mit einer Methode, bei welcher stattdessen Kohlenstoffdioxid benutzt wird. Insgesamt wurden 150 Patienten in die prospektive Studie aufgenommen. Diese wurden gebeten, zu festgelegten Zeitpunkten nach der Untersuchung, Angaben zu Ihrem Beschwerdebild anzufertigen. Zusätzlich wurde nach der Arbeitsfähigkeit und der Zufriedenheit gefragt. Abschließend wurden noch verschiedene Faktoren während der Koloskopie geprüft, die der untersuchende Arzt am Ende der Prozedur notierte. Zu diesen gehörten die Allgemeine Einschätzung, die Untersuchungsdauer, etwaig auftretende Komplikationen und der Sedierungsbedarf.

Um die Insertionsreaktionen von CO2 in Si-N-Bidungen genauer zu erforschen wurden 122 Silicium-Verbindungen synthetisiert -- davon 56 erstmalig -- und umfassend strukturell charakterisiert. Wichtige Hinweise auf die Voraussetzungen für das Ablaufen der Insertion konnten aus den qualitativen und quantitativen Untersuchungen der Reaktion der Aminosilane mit CO2 gewonnen werden. Analoge Umsetzungen verschiedener Heteroallene mit einem ausgewählten Aminosilan gaben Einblicke über mögliche Teilschritte der Insertion. Experimentell bestimmte Reaktionsenthalpien der CO2-Insertion stehen in guter Übereinstimmung mit quantenchemischen Berechnungen. Außerdem wurde durch die kinetische Betrachtung einer beispielhaften Reaktion und mithilfe von quantenchemischen Berechnungen ein neuer Vorschlag für den Mechanismus erarbeitet.:1 Einleitung und Motivation 2 Aminosilane oder Silylamine? 3 Die Si-N-Bindung 3.1 Eigenschaften 3.2 Synthese und Reaktionen silylierter Stickstoffverbindungen 3.2.1 Substitutionsreaktionen mit Bildung von Aminosilanen 3.2.2 Insertionsreaktionen 3.2.3 Weitere Reaktionen der Si-N-Bindung 4 Ergebnisse und Diskussion 4.1 Synthese von Verbindungen mit kovalenter Si-N-Bindung und deren CO2-Insertionsprodukte 4.1.1 Aminosilane 4.1.2 Silazane 4.1.3 Iminosilane 4.1.4 Amidinosilane 4.1.5 Lactamosilane 4.1.6 Carbamidsäuren und Carboximidate 4.1.7 Imidosilane 4.1.8 Guanidinosilane 4.1.9 Weitere stickstofffunktionelle Gruppen 4.2 Vergleichende Untersuchungen der silylierten Stickstoffverbindungen 4.2.1 Zusammenfassung der Synthesen 4.2.2 The Cambridge Structural Database (CSD)-Recherche und statistische Betrachtung der Si-N-Bindungslängen 4.2.3 Betrachtung der 29Si-NMR-Verschiebungen 4.3 Untersuchungen zur Reaktivität gegenüber Heteroallenen 4.3.1 Vergleich der CO2-Insertion in verschiedene Aminosilane 4.3.2 Thermodynamik der CO2-Insertion in silylierte Ethanolamine und Piperazine 4.3.3 Kinetik der CO2-Insertionsreaktion 4.3.4 Vergleich verschiedener Heteroallene 4.3.5 Weitere Insertionsprodukte mit Phenylisocyanat 4.3.6 Mutmaßungen zum Mechanismus der CO2-Insertion 4.4 Thermische Zersetzung der Insertionsprodukte 4.5 Aminosilane als CO2-Speicher 5 Zusammenfassung 6 Ausblick A Experimenteller Teil A.1 Verwendete Geräte und Methoden A.1.1 Spektroskopische Methoden A.1.2 Thermische Methoden A.1.3 Weitere Methoden A.1.4 Quantenchemische Rechnungen A.1.5 weitere Software A.2 Verwendete Chemikalien A.3 Synthetische Arbeiten A.3.1 Allgemeine Synthesevorschriften A.3.2 Untersuchung zur Zersetzung von Carbamoyloxysilanen A.3.3 CO2-Absorption aus Luft A.3.4 Verbindungsübersicht A.3.5 Aminosilane A.3.6 Silazane A.3.7 Imine, Enamine und deren Silylierungsprodukte A.3.8 Amidinosilane A.3.9 Lactamosilane A.3.10 Carboximidate A.3.11 Imidosilane A.3.12 Guanidinosilane A.3.13 Insertionen in Morpolinosilane A.3.14 Weitere PhNCO-Insertionsprodukte A.3.15 Insertionsversuche mit Ethenon A.4 Kalorimetrische Untersuchungen A.5 Kinetische Untersuchungen A.5.1 Bestimmung von gelöstem CO2 in verschiedenen Lösungsmitteln A.5.2 Kinetische Untersuchungen A.5.3 Herleitung der Umsatzgleichung zur Auswertung der Kinetik durch Massenzunahme A.6 Experimente zur Zersetzung der Carbamoyloxysilane B Zusätzliche Diagramme C Publikationsliste C.1 Zeitschriftenbeiträge C.2 Vorträge C.3 Poster C.4 Patentanmeldungen C.5 Sonsige Printveröffentlichungen D Lebenslauf E Abkürzungsverzeichnis F Quelltexte von Ardiuno- und Python-Programmen

Die Koloskopie ist eine der wichtigsten apparativen Untersuchungsmethoden der heutigen Medizin. Sie dient nicht nur der Diagnostik, sondern kann auch therapeutische Verwendung finden. Bei der vorliegenden Arbeit handelt es sich um eine randomisierte kontrollierte doppelblinde Studie. Das Hauptziel bestand in dem Vergleich der etablierten Methode, bei der Raumluft als Insufflationsgas verwendet wird, mit einer Methode, bei welcher stattdessen Kohlenstoffdioxid benutzt wird. Insgesamt wurden 150 Patienten in die prospektive Studie aufgenommen. Diese wurden gebeten, zu festgelegten Zeitpunkten nach der Untersuchung, Angaben zu Ihrem Beschwerdebild anzufertigen. Zusätzlich wurde nach der Arbeitsfähigkeit und der Zufriedenheit gefragt. Abschließend wurden noch verschiedene Faktoren während der Koloskopie geprüft, die der untersuchende Arzt am Ende der Prozedur notierte. Zu diesen gehörten die Allgemeine Einschätzung, die Untersuchungsdauer, etwaig auftretende Komplikationen und der Sedierungsbedarf.

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit homogenkatalytisch gesteuerten Dehydrierungsreaktionen unter Verwendung von fluorierten und hochfluorierten Metallkomplexen. Reaktivitätsuntersuchungen wurden vorrangig in einem perfluorierten Lösungsmittel durchgeführt, in dem die hochfluorierten Komplexe besondere Löslichkeit aufwiesen. Ferner fand in überkritischem Kohlenstoffdioxid ebenfalls homogen katalysiert die Hydrierung eines Alkens mit hoher Umsatzzahl statt. Die Aktivierung der Katalysatorvorläufer erfolgte in allen Fällen photolytisch. Die Modifizierung bekannter Strukturmotive metallorganischer Komplexe wurde durch die Einfuhr unterschiedlich langer fluorierter Ketten der Art Rf = CH2CH2CnF2n+1 (2n+1 = 13, 17 bzw. 21 → Rf13, Rf17 bzw. Rf21) vorgenommen und somit die Fluorophilie beeinflusst. Es wurden Dicarbonylkomplexe der Art [M(pentahapto-C5H4Rf)(CO)2] (M = Rh, Ir) synthetisiert. Die Rhodiumverbindungen zeigten eine latente Instabilität und bildeten höhernukleare Zersetzungsprodukte. Unterschiedliche Substrate wie Methyliodid und primäre Silane konnten erfolgreich mit den mononuklearen Spezies umgesetzt und die Komplexe [Rh(pentahapto-C5H4Rf13)(COMe)(I)(CO)] und [Rh(pentahapto-C5H4Rf13)(H)(SiEt3)(CO)] isoliert sowie auf Reaktivität untersucht werden. Durch die Reaktion der Dicarbonylkomplexe mit ausgewählten Phosphanen waren Phosphan-basierte Spezies der Art [M(pentahapto-C5H4Rf)(CO)(PR3)] (M = Rh, Ir; R = Et, Ph, Rf13) zugänglich. Die Verbindungen mit Triethylphosphanliganden zeigten gute Löslichkeit in Perfluormethylcyclohexan und Reaktivität in der C‒H-Bindungsaktivierung unterschiedlicher Cycloalkane. Die höchste Reaktivität in einer Dehydrierung von Cyclooktan konnte unter Verwendung von [Rh(pentahapto-C5H4Rf21)(CO)(PRf13)3] beobachtet werden. Gelöst in überkritischem CO2 zeigte dieser Komplex ebenfalls katalytische Reaktivität bei der Hydrierung von 3,3-Dimethyl-1-buten. / This work involves studies with homogeneous catalytically dehydrogenation reactions in use of fluorinated and highly fluorinated metalorganic compounds. Reactivity test were primarily carried out in perfluorinated solvents in use of highly fluorinated complexes with particularly high solubility. Furthermore, the hydrogenation of an alkene was possible under homogeneous conditions in supercritical carbon dioxide with high turnover numbers. Activation of all catalytic precursors was made photolytic. Influence on fluorophilic characteristics of known metalorganic compound motivs was made by substitution of fluorinated sidechains such as Rf = CH2CH2CnF2n+1 (2n+1 = 13, 17 or 21 → Rf13, Rf17 or Rf21). Thus complexes with two carbonyl ligands were available in use of rhodium and iridium [M(pentahapto-C5H4Rf)(CO)2] (M = Rh, Ir). Compounds with rhodium center were potential instable and higher nuclear species are formed due to decomposition. Substrates like methyliodide and primary silanes have been successfully activated at the mononuclear species and the complexes [Rh(pentahapto-C5H4Rf13)-(COMe)(I)(CO)] und [Rh(pentahapto-C5H4Rf13)(H)(SiEt3)(CO)] have been isolated and examined for reactive properties. In the reaction of biscarbonylic compounds and samples of free phosphines complexes such as [M(pentahapto-C5H4Rf)(CO)(PR3)] (M = Rh, Ir; R = Et, Ph, Rf13) with different phosphine ligands were available. All compounds bearing the triethylphosphine ligand are showing good solubility in perfluor(methylcyclohexane) and also showing reactivity towards C‒H bonds at different cycloalkanes. Highest reactivity in dehydrogenation reactions were carried out with [Rh(pentahapto-C5H4Rf21)(CO)(PRf13)3] towards cyclooctane. Further, dissolved in supercritical carbon dioxide it shows catalytic reactivity in the hydrogenation of 3,3-dimethyl-1-butene.

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In einer Vielzahl von Kältemaschinen und Wärmepumpen werden ölgeschmierte Verdich-ter eingesetzt. Aufgrund ihrer Konstruktion kommt es zu einer Durchmischung des Arbeitsfluides mit dem eingesetzten Schmierstoff. Die thermodynamischen und Transporteigenschaften der so entstehenden Gemische können sich von denen der jeweiligen Reinstoffe deutlich unterscheiden. Für eine optimale Auslegung des Prozesses und der Komponenten ist daher die Kenntnis der Gemischeigenschaften notwendig. Für die Modellierung der Stoffdatenberechnungsalgorithmen ergeben sich jedoch Probleme, da eine Vielzahl von Eigenschaften des reinen Öles und des Gemisches nicht oder nur unzureichend genau vermessen werden können. Durch den Ersatz von Kältemitteln mit hohem Treibhauspotential kann ein Beitrag zum Klimaschutz geleistet werden. Insbesondere das Kältemittel R23 sowie die Gemische R508A und R508B sind solche Kältemittel.Im Rahmen dieser Arbeit wird experimentell dargestellt, dass sich diese Fluide durch Gemische von Kohlenstoffdioxid und Ethan oder Ethen ersetzen lassen. Hierzu werden die Gefriertemperaturen der Gemische sowie der mögliche Ersatz von R23 dargestellt. Im Rahmen dieser Arbeit wurden experimentell die thermophysikalischen Eigenschaften Dampfdruck, Mischungslücke, Flüssigkeitsdichte, dynamische Viskosität, spezifische iso-bare Wärmekapazität und Grenzflächenspannung von niedrigviskosen Polyolestern im Gemisch mit Kohlenstoffdioxid, Ethan und Ethen untersucht. Diese Schmierstoffe sind typi-sche Vertreter für die Anwendung in kältetechnischen Kaskadenanlagen mit dem Arbeitsfluid R23. Basierend auf den experimentellen Daten wird in dieser Arbeit dargestellt, wie sich mittels mathematischer und thermodynamischer Zusammenhänge Zustands- und Be-rechnungsgleichungen für die genannten thermophysikalischen Eigenschaften ableiten lassen. Zur Anpassung der Form und Koeffizienten der Zustandsgleichung werden neben den ther-modynamischen Eigenschaften auch die Grenzflächenspannung und die dynamische Vis-kosität mittels des Ansatzes der Viskosität-Residualentropie-Korrelation verwendet. An-hand der Methode des hängenden Tropfens können die Grenzflächenspannungen experimentell abgeleitet werden. Die dabei wesentliche Tropfenkontur kann im Weiteren über die Grenzflächenspannung auch zur Anpassung der Zustandsgleichung und somit auch zur Ableitung anderer thermophysikalischer Eigenschaften genutzt werden.:Inhaltsverzeichnis Kurzfassung Nomenklatur Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Anhangsverzeichnis 1. Einleitung 2. Ziele der Arbeit 3. Tieftemperaturkältemittel für Anwendungen bis –100 °C 3.1 Thermophysikalische Eigenschaften von R23, R508A und R508B 3.2 Technische Anwendungen von R23 und R508A 3.3 Kohlenstoffdioxidgemische für Tieftemperaturanwendungen und potentielle R23-Ersatzstoffe 3.4 Kältemaschinenöle für Kälteanwendungen bis -100 °C 3.5 Untersuchte Fluide und Gemische mit Polyolestern 4. Berechnungsansätze zur Bestimmung der thermophysikalischen Eigenschaften der Stoffgemische 4.1 Berechnung von Fest-Flüssig-Gleichgewichten mittels der Schrödergleichung und deren Erweiterung 4.2 Ableitung von Phasengleichgewichten und thermodynamischen Zustandsgrößen aus der freien Helmholtz-Energie Fundamentalgleichung 4.3 Berechnung der Viskosität von Öl-Kältemittel-Gemischen mittels der Viskosität-Residualentropie-Korrelation 4.4 Berechnung der Oberflächenspannung der Öle und der Grenzflächenspannung der Gemische 4.5 Bestimmung der Koeffizienten und Terme der Zustandsgleichung mittels Messdaten und Strukturanpassung 5. Messapparaturen und Messdurchführungen zur Bestimmung der thermophysikalischen Eigenschaften der Gemische 5.1 Vorbereitung der untersuchten Fluide 5.2 Vermessung der Fest-Flüssig-Gleichgewichte von Kohlenstoffdioxid-Ethan und Kohlenstoffdioxid-Ethen Gemischen 5.2.1 Messapparatur zur Bestimmung von Fest-Flüssig-Gleichgewichte 5.2.2 Bestimmung der Fest-Flüssig-Gleichgewichte mittels der Rosini-Methode 5.3 Messapparatur und Auswertung der VLE- und LLE-Messungen von Öl-Kältemittel Gemischen 5.3.1 Messapparatur zur Bestimmung von VLE und LLE 5.3.2 Dampfraumkorrektur für isochore Messungen 5.3.3 Bestimmung der Form der LLE durch Vermessung der Mischungslückenteilvolumina 5.4 Vermessung der Dichte und dynamischen Viskosität der Öl-Kältemittel-Gemische 5.5 Messapparatur zur Bestimmung der spezifischen isobaren Wärmekapazität 5.5.1 Ermittlung der spezifischen Wärmekapazitäten mittels Kalorimetrie 5.5.2 Messapparatur zur Bestimmung der spezifischen isobaren Wärmekapazität 5.6 Optische Vermessung der Oberflächenspannung mittels der Methode des hängenden Tropfens 5.6.1 Ermittlung der Grenzflächenspannung von Fluiden in Gasatmosphären 5.6.2 Messapparatur zur Bestimmung der Oberflächenspannung 5.6.3 Auswertungsprozedur der Oberflächenspannungsmessung und Ableitung der Laplace- und Kapillarkonstanten 6. Messergebnisse der thermophysikalischen Stoffeigenschaften und Koeffizientenbestimmung 6.1 SLE von Kohlenstoffdioxid-Ethan und Kohlenstoffdioxid-Ethen-Gemischen 6.2 Mischungslücken der untersuchten Gemische 6.3 Dampf-Flüssigkeits-Gleichgewichte der Öl-Kältemittelgemische 6.4 Flüssigkeitsdichten der untersuchten Gemische 6.5 Dynamische und kinematische Viskosität der Stoffgemische 6.6 Spezifische isobare Wärmekapazitäten der Öle und Gemische 6.7 Grenzflächenspannung der Öl-Kältemittelgemische 7. Anlagentest zum Ersatz von R23 durch Kohlenstoffdioxid-Ethen-Gemische 7.1 Versuchsstand einer zweistufigen Kältekaskade 7.2 Vorbereitung, Durchführung und Ergebnisse der experimentellen Untersuchungen an einer zweistufigen Kaskadenkälteanlage 7.3 Verbesserungsvorschläge für den Einsatz von Kohlenstoffdioxid-Ethen-Gemischen als Ersatz für R23 in Kaskadenkältemaschinen 8. Kurzdiskussion der Ergebnisse 9. Zusammenfassung 10. Literaturverzeichnis

Biomasseplantagen und Aufforstung zur terrestrischen Kohlenstoffdioxid-Entfernung werden derzeit als Möglichkeit diskutiert um dem anthropogenen Treibhauseffekt entgegenzuwirken. Für die Bewertung solcher Maßnahmen ist ein umfassendes Verständnis ihrer Nachhaltigkeit und möglichen Konsequenzen erforderlich. In dieser Arbeit werden biogeochemische und hydrologische Auswirkungen von Biomasseplantagen und Aufforstung quantitativ und im Kontext der Planetarischen Grenzen (PG) analysiert. Simulationen mit einem globalen Vegetationsmodell zeigen, dass die Auswirkungen von Biomasseplantagen auf die Biosphäre nicht zu vernachlässigen sind und die der historischen landwirtschaftlichen Bodennutzung noch überschreiten können. Außerdem werden Szenarien zur räumlichen Verteilung von Biomasseplantagen unter Berücksichtigung von regionalen und globalen PG für biogeochemische Flüsse, Intaktheit der Biosphäre, Landnutzungswandel und Süßwassernutzung evaluiert. Unter Einhaltung regionaler PG können nur marginale Potentiale erzielt werden. Unter kompletter Ausnutzung des Risikobereichs könnten 1.4-6.9 GtC/a entzogen werden, abhängig von Biomasseverwertungs- und Kohlenstoffspeicherungseffizienzen. Die Relevanz von koevolutionärer Dynamik zwischen dem Kohlenstoffkreislauf und gesellschaftlichem Eingreifen wird mit einem konzeptionellen Modellierungsansatz im Kontext der PG aufgezeigt. Eine Fokussierung auf das Klimaproblem ohne die ganzheitliche Berücksichtigung von erdsystemischen Interaktionen kann ungewollte Überschreitung anderer PG zur Folge haben. Die Kombination von Bevölkerungswachstum und Nahrungsmittelbedarf mit der Minimierung von Kohlenstoff- und Biodiversitätsverlusten zeigt Möglichkeiten und Grenzen für terrestrische Kohlenstoffspeicherung auf. Räumliche Umverteilung in hochproduktive Regionen sowie substantielle landwirtschaftliche Produktivitätssteigerungen ermöglichen die Ernährung von 9 Milliarden Menschen sowie ein Kohlenstoffspeicherungspotential von bis zu 98 GtC. / Terrestrial carbon dioxide removal (tCDR) via afforestation or biomass plantations are discussed as options to counteract anthropogenic global warming. Therefore, it is important to understand sustainability limits and implications of tCDR in the context of Earth system dynamics. This thesis provides a model based assessment of biogeochemical and hydrological side-effects of biomass plantations and afforestation in the context of planetary boundaries (PBs), delimiting a safe operating space for humanity. Simulations with a global vegetation model indicate considerable biogeochemical and hydrological consequences of biomass plantations which are even larger than those of historical agricultural land use. Further, land use scenarios of biomass plantations are developed with a multi-objective optimisation model considering the PBs for biogeochemical flows, biosphere integrity, land system change and freshwater use. Respecting PBs yields almost zero tCDR potential. The transgression of PBs into a zone of increasing risk of feedbacks at the planetary scale can provide considerable tCDR potentials of 1.4-6.9 GtC/a, depending on efficiency of biomass conversion and carbon capture and storage. The importance of co-evolutionary dynamics of the Earth''s carbon cycle and societal interventions through tCDR is demonstrated with a conceptual modelling approach in the context of carbon-related PBs. A focus on climate change without an integrated trade-off assessment may lead to navigating the Earth system out of the safe operating space due to collateral transgression of other PBs. Integrating population growth and food demand while minimising carbon and biodiversity loss demonstrates opportunities and limitations for tCDR. Substantial improvements of crop and livestock productivities and the displacement of agricultural production into regions of high productivity yield sustainable terrestrial carbon sequestration potentials of up to 98 GtC while feeding 9 billion people.

To meet the continuously rising demand for natural resources and high-value compounds, the development of new and more efficient separation technologies is important from both an economic and environmental point of view. Moreover, the detailed knowledge of adsorption phenomena can be beneficial for the development of task-specific adsorbents for gas separation processes. However, new or supplementary measurement techniques are needed to broaden the understanding of the underlying molecular mechanisms and to characterize promising materials with a fast and reliable method. Raman spectroscopy holds the potential to advance the state-of-the-art in thermophysical property research for CCS technologies in multiple ways. It can not only be utilized for fundamental research on adsorption on quasi non-porous materials due to the possibility to monitor the composition of fluid mixtures but also for the characterization of newly developed porous adsorbents. In this context, Raman spectroscopy was explored in this work to characterize the sorption capacity of translucent porous materials and to investigate the underlying mechanisms that govern sorption processes.:1 Introduction 2 Motivation 3 Experimental Background 4 Adsorption on Quasi Non-Porous Materials 5 Adsorption on Translucent Porous Materials 6 Gas Solubility in Liquids 7 Conclusion and Outlook 8 References Appendix: A Determined Peak Intensities for Adsorption Measurements B Determined Peak Intensities for Solubility Measurements C Results for Absorption Measurements D Results for Solubility Measurements E Propagation of Error / Um den ständig steigenden Bedarf an natürlichen Ressourcen und hochwertigen Verbindungen zu decken, ist die Entwicklung neuer und effizienterer Trenntechnologien sowohl aus wirtschaftlicher als auch aus ökologischer Sicht wichtig. Darüber hinaus kann die detaillierte Kenntnis von Adsorptionsphänomenen für die Entwicklung aufgabenspezifischer Adsorbentien für Gastrennverfahren von Nutzen sein. Es werden jedoch neue oder ergänzende Messverfahren benötigt, um das Verständnis der zugrunde liegenden molekularen Mechanismen zu erweitern und vielversprechende Materialien mit einer schnellen und zuverlässigen Methode zu charakterisieren. Die Raman Spektroskopie hat das Potenzial, den aktuellen Stand der Technik bei der Erforschung thermophysikalischer Eigenschaften für CCS-Technologien in mehrfacher Hinsicht zu verbessern. Sie kann nicht nur für die Grundlagenforschung zur Adsorption an quasi nicht-porösen Materialien genutzt werden, da mit ihr Zusammensetzung von Fluidgemischen bestimmt werden kann, sondern auch für die Charakterisierung neu entwickelter poröser Adsorptionsmittel. In diesem Kontext wurde die Raman-Spektroskopie in dieser Arbeit eingesetzt, um die Sorptionskapazität von transluzenten porösen Materialien zu charakterisieren und die zugrundeliegenden Mechanismen zu untersuchen, welche die Sorptionsprozesse steuern.:1 Introduction 2 Motivation 3 Experimental Background 4 Adsorption on Quasi Non-Porous Materials 5 Adsorption on Translucent Porous Materials 6 Gas Solubility in Liquids 7 Conclusion and Outlook 8 References Appendix: A Determined Peak Intensities for Adsorption Measurements B Determined Peak Intensities for Solubility Measurements C Results for Absorption Measurements D Results for Solubility Measurements E Propagation of Error

To meet the global hydrocarbon energy demand, it is imperative either to enhance the production from existing fields by applying innovative engineering solutions or discovering new field /resource areas. Both of these options are investigated by petroleum engineers intensively to tackle the challenges of meeting the ever-increasing demand. Meeting the energy demand as, like any other developing country, Jordan is facing a formidable challenge and requires exploration for conventional and unconventional hydrocarbon resources. As Jordan has a long exploration history for conventional reservoirs, Unconventional resource exploration and production seems to be the way to find new energy sources. Different exploration wells were drilled to evaluate the hydrocarbon potential. This research work is focusing on an experimental investigation to evaluate Jordanian hydrocarbon potential as well as to provide recommendations for future exploration activities in shale resources. The Evaluations were performed through comprehensive laboratory experiments that include measurements of Total Organic Content, Grain density, Pore Size Distribution, Specific Surface Area (BET), Mineralogy, Thermogravimetry Analysis, and Rock-Eval pyrolysis. The petrophysical properties (TOC, grain density, pore size distribution) of Jordanian shale (nine different wells) are investigated. The TOC and grain density are in an inversely proportional relationship. The TOC results show a gradual increment with the depth. All the samples have higher porosity dominated by macro pores. Fourteen (14) samples were selected primarily based on TOC (above 1.5%) for further analysis. The specific surface area results show a proportional relationship with the TOC content. Considering the petrophysical properties and mineralogy, these Jordanian shales broadly can be considered as high porosity clay and mudstone type of shale. Thermogravimetry analysis (TG/DTG) results indicate quantitative information related to organic and inorganic matter. Detection of thermos-reactive minerals, especially clay, carbonate, muscovite, pyrite is possible due to the combination of TG/DTG/DSC. The samples are examined under three different procedures which includes different heating programs. The oxidizing and inert atmospheric conditions (procedure i & ii) have the same heating program whereas procedure iii (inert atmospheric condition) has a heating program similar to the Rock-Eval pyrolysis program. The results of these samples show the complex nature of shale as well as organic matter by reacting in different stages (two or, three stages). Depending of the maturity of organic matter, the reaction occurring temperature range varies. Maximum oxidization reaction peaks happen between 479°C to 502°C. The maximum pyrolysis reaction peaks between 498°C to 521°C. Compared with complex heating (procedure iii) and rock Eval pyrolysis, S2 results indicate a high amount of inorganic compounds. Considering TGA reaction peaks and rock Eval pyrolysis results, these Jordanian shales indicate immature with low hydrocarbon generation potential. The Jordanian shale samples are analyzed by using Rock-Eval pyrolysis. Analysis results are used to interpret petroleum potential in rocks. The most important information includes organic matter types (also connected with the depositional settings), organic matter thermal maturity, and the remaining hydrocarbon generation potential in the current form. The organic geochemical analysis results indicate mostly poor to no source rock potential except JF2-760 samples. The hydrogen index (HI) and oxygen index (OI) result suggests that type iii kerogen and type iii/ iv kerogen are most likely from terrestrial and varied settings origin. The low hydrogen, as well as, low S2 value indicate very little hydrocarbon generation potential. Similarly, The Tmax and PI data indicate immature to early mature source rock status and low conversion scenario. Furthermore, the supercritical CO2 is injected into the samples, which is similar to gas flooding experiments to understand the recovery process. Hydrocarbon recovery or, CO2-shale interaction is determined by comparing three different properties (TOC, SSA, and TGA) pre-and-post supercritical CO2 injection. Supercritical CO2 injection in immature shale shows very limited property changes (TOC, SSA, and TGA) to the samples. However, in presence of hydrocarbon the pre-and post-injection property changes TOC, TGA, and SSA (BET) are noticeable enough to conclude HC recovery. Although in the case of immature shale with no hydrocarbon potential the kerogen or bitumen extraction has not been detected, which can be significant in the case of greenhouse gas storage, especially CCUS. This could reduce the risk of Organic Matter (OM) migration possibility in case immature shale formation is present in a suitable geological location.