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Gashydrat

Entzündetes Gashydrat. Quelle: Geomar.

Gashydrate sind im festen Aggregatzustand vorliegende Einschlussverbindungen, die aus einem Gas – etwa den Edelgasen (Argon, Krypton, Xenon), Chlor, Brom, aromatischen Kohlenwasserstoffen oder Alkanen- und Wasser bestehen. Natürliche Gashydrate enthalten vor allem Gase wie Methan, Kohlenstoffdioxid und Schwefelwasserstoff. Formen, die vorwiegend ein bestimmtes Gasmolekül, etwa Methan enthalten, werden zum Beispiel als Methanhydrat bezeichnet. Dieses ist für eine zukünftige Energieversorgung interessant.

Entstehung und Vorkommen

Die wichtigsten Faktoren, die zur Bildung von natürlichen Gashydraten führen, sind Druck, Temperatur und eine hohe Gaskonzentration im Umgebungsmilieu (freies Gas im Sediment oder im Porenwasser gelöst). Bei hohem Druck, niedriger Temperatur und entsprechend hoher Gaskonzentration werden die Gasmoleküle im Sediment oder am Meeresboden bei der Clathratbildung in einem aus Wassermolekülen bestehenden Molekülgitter „eingefangen“. Dabei entsteht ein Käfig aus mehreren Wassermolekülen, in dem ein Gasmolekül eingeschlossen ist. Ein Kubikmeter Gashydrat enthält in etwa 164 m³ des entsprechenden Gases.

Durch die Cladratbildung wird der Porenraum des Sediments aufgefüllt, und es entstehen Vorkommen als Sediment-Gashydratgemisch. Das Sediment wird durch Gashydrat zementiert und damit verfestigt, was bei Kontinentalhängen für deren Stabilität von großer Bedeutung ist. Das Gashydrat ist leichter als Wasser und wird auf diese Weise vom schwereren Sediment am Meeresboden festgehalten. Freies Gashydrat in der Wassersäule steigt schnell nach oben auf. Auf seinem Weg zersetzt es sich und transportiert das entsprechende frei gewordene Gas (gegebenenfalls ein Treibhausgas) dabei in die Wassersäule und möglicherweise direkt in die Atmosphäre. Im Sediment ist das Gashydrat bis in einige hundert Meter Tiefe stabil. Unter anderem durch Sedimentationsprozesse über lange Zeitskalen können sich die in der Nähe der Sedimentoberfläche gebildeten Gashydrate in größeren Tiefen unterhalb einer stabilen Deckschicht befinden. In größeren Sedimenttiefen wird das Gashydrat durch den Wärmefluss der Erde wieder instabil.

Bedeutung für die Geothermie

Für die Geothermie sind zunächst die terrestrischen Gashydrate interessant, die grundsätzlich nur in Permafrostgebieten auftreten. Sollen diese gewonnen werden, müssen sie an der Unterseite des Permafrosts duch Wärmezufuhr aufgetaut, also vergast, werden, um dann als Gas über Bohrungen zutage gefördert zu werden. Die hier notwendige Wärme könnte tiefengeothermisch aus tieferen Schichten gewonnen werden.

Literatur

Bauer, K., Pratt, R.G., Haberland, C., Weber, M: Neural network analysis of crosshole tomographic images: the seismic signature of gas hydrate bearing sediments in the Mackenzie Delta (NW Canada). . In: Geophysical Research Letters , dx.doi.org/10.1029/2008GL035263. Nummer 35 (2008), S. L19306 

Weblink

https://de.wikipedia.org/wiki/Gashydrat 

zuletzt bearbeitet Januar 2020