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Experimentelle Archäologie: Rekonstruierte römische Glasöfen im Einsatz

- das "Velzeke Furnace Project" 2009 - die wissenschaftlichen Untersuchungen

Während der Projektdauer der VFP2008, VFP2009 und VFP2009-II wurden parallel mehrere Daten erhoben: Neben den Temperaturen des Glasofens (an zwei verschiedenen Meßstellen) und des Kühlofens wurde auch das Holz gewogen, um den Brennstoffverbrauchs in kg/h zu ermitteln. Diese Daten wurden nur zeitweilig erfaßt, da es sich nach Hochfahren des Glasofens um einen wiederkehrenden Rhythmus handelt. So lassen die Daten eine Hochrechnung des Brennstoffverbrauchs über die gesamte Projektdauer zu.

Neben diesen Daten wurden beim VFP2009 und und den folgenden Projekten an allen relevanten Tagen Proben aus der Asche des Glasofens und des Kühlofens genommen. Während die Probenentnahme aus dem Kühlofen sich recht einfach gestaltete, da der Brennraum jeden Morgen (gegen 7:00 Uhr, um ein schnelleres Herunterkühlen des getemperten Glases auf die Entnahmetemperatur um etwa 9:00 Uhr zu ermöglichen) von dem über Nacht heruntergebrannten Asche-Glut-Gemischs gesäubert werden mußte, können Proben aus dem Feuerraum des Glasofens nur beim täglich einmal erfolgten Leeren und dann nach Auskühlen der entnommenen Glut genommen werden. Dafür wurde eine separate Stelle außerhalb des Schutzbaues eingerichtet, wo die Asche auf sauberen Betonplatten ohne Kontakt zu Gras oder anderen potenziellen organischen Verunreinigern windgeschützt abkühlen konnte. Die Maximaltemperaturen des Ofens vor dem Entnahmezeitpunkt wurden den Proben zugeordnet. Daneben wurden Proben des Brennstoffs (Birken- und Buchenholz samt Rinde) aufbewahrt, die in späteren Untersuchungen als Referenz dienen sollten.
Die Aschen- und Holzproben wurden im Rahmen eines Projekts der Universität Bayreuth (Stefanie Birkner & Guido Wiesenberg, Universität Bayreuth, Lehrstuhl für Agrarökosystemforschung, 95440 Bayreuth: "Korrelation anthropogener Brände verschiedener Herkünfte (Glasöfen, Scheiterhaufen) mit rezenten Experimenten vergleichbarer Brände") (1) untersucht und mit Proben aus anderen Brandsituationen, unter anderem auch aus archäologischen Kontexten, verglichen.
Ergänzung (18.09.2011): Während des VFP2011 wurden erstmals Ascheproben vom neuen Kühlofen genommen. Aufgrund der vom Feuerraum abgeschotteten Gefäßkammer erfordert dieser einen anderen Arbeitsrhythmus: Seine Feuerkammer wurde schon circa eine Stunde nach Arbeitsende geleert, nicht erst nach Herunterbrennen des Feuers wie beim alten Kühlofen. Nur am Samstag waren der alte und neue Kühlofen zeitgleich im Betrieb, wovon auch Proben vorliegen. Vom Glasofen wurde 2011 nur eine Probe genommen, da keine Veränderungen im Vergleich zu früheren Projekten vorlagen. Da sich die Holzart nicht änderte, wurde 2011 erstmals auf die Entnahme von unverbrannten Holzproben verzichtet.

Leeren des Feuerraumes (Glasofen)

Aschenplatz (unten) und abgeschirmter Platz
zum isolierten Abkühlen der Ascheproben (oben)
Eine knappe Beschreibung dieses Projekts:
DFG WI 2810/9-1
Lipid und PAK Zusammensetzung als Indikatoren für die Bedingungen thermischer Degradation
Von 01/2010 bis 12/2011
Projektleiter: Guido L.B. Wiesenberg
Mitarbeiter: Stefanie Birkner
Lipide sind wichtige Bestandteile der Pflanzenbiomasse und des organischen Kohlenstoffs in Böden und Sedimenten. Einzelne Pflanzen bzw. Gruppen von Pflanzen sind durch ihre Lipidverteilungsmuster charakterisiert. Thermische Überprägung durch natürliche oder anthropogene Vegetationsbrände führt zu einer charakteristischen Modifikation der pflanzlichen Lipide in Abhängigkeit von den Brandbedingungen und der Pflanzenbiomasse. Rückstände dieser Brände, die verkohlte Biomasse, können in Böden und Sedimenten eingetragen und erhalten werden. Dabei charakterisieren die Verteilungsmuster primärer Lipide wie Alkohole und Carbonsäuren als auch deren Abbauprodukte wie aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) die Brandbedingungen. In einem Experiment wird der Einfluss von Temperatur, Dauer, und Sauerstoffverfügbarkeit während der thermischen Degradation auf die Lipidzusammensetzung verschiedener pflanzlicher Biomasse untersucht. Anschließend erfolgt ein Abgleich mit verkohlter Biomasse aus Böden und terrestrischen Sedimenten aus Löss-Sequenzen mit bekannter Brandhistorie. Diese Studie ermöglicht erstmals die Rekonstruktion der Brandbedingungen und der ursprünglichen Vegetation in natürlichen und anthropogen-gestörten terrestrischen Ökosystemen.
Quelle: Webseite der Abteilung Agrarökosystemforschung (AES) der Universität Bayreuth
Folgenden Artikeln lagen auch Resultate dieses noch laufenden Projekts zugrunde (2):
Eileen Eckmeier / Guido L.B. Wiesenberg: "Short chain n-alkanes (C16-20) in ancient soil are useful molecular markers for prehistoric biomass burning", Journal of Archaeological Science 36 (2009)
G.L.B. Wiesenberg / E. Lehndorff / L. Schwark: "Thermal degradation of rye and maize straw: Lipid pattern changes as a function of temperature", Organic Geochemistry 40 (2009)

Ergänzung (18.09.2011): Anläßlich der zur Zeit stattfindenden IMOG (International Meeting on Organic Geochemistry) Konferenz in Interlaken (Schweiz) wurde von Guido Wiesenberg folgendes Poster erstellt, welches eine Zusammenfassung des bisherigen Forschungsstandes bietet (2):

Guido L.B. Wiesenberg / Stefanie Birkner / Frank Wiesenberg: "The effect of fire intensity on alkane composition of plant and soil organic matter", Poster IMOG (2011)

(1) Diplomarbeit von Stefanie Birkner "Bestimmung von Brandmarkern in rezenten und fossilen Brandstätten", in Arbeit (Stand: Mai 2010)
(2) mit freundlicher Genehmigung von Guido L.B. Wiesenberg, Universität Bayreuth