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Methanhydrat

Definition: eine Einlagerungsverbindung aus Methan und Wasser

Englisch: methane clathrate

Kategorien: Energieträger, Ökologie und Umwelttechnik

Autor:

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Ursprüngliche Erstellung: 17.06.2014; letzte Änderung: 14.03.2020

Methanhydrat ist eine Substanz, die äußerlich ähnlich wie Wassereis aussieht. Sie besteht aus dem sonst gasförmigen Methan (CH4), welches in gefrorenem Wasser eingebettet ist. Die Dichte ist ca. 0,9 g/cm3, also ähnlich wie die von Wassereis, aber deutlich geringer als die von flüssigem Wasser. Bei Normaldruck ist Methanhydrat nicht stabil – es zerfällt in gasförmiges Methan und Wasser. Bei hohem Druck ab ca. 20 bar (z. B. in Wassertiefen ab ca. 200 m) und Temperaturen nahe dem Gefrierpunkt jedoch kann sich Methanhydrat aus Methan und Süßwasser bilden und bleibt stabil. Bei Salzwasser (Meerwasser) sind noch höhere Drucke und niedrigere Temperaturen nötig.

Andere Bezeichnungen für diese Substanz sind Methanklathrat, Methaneis und gelegentlich auch Gaskondensat, wobei die letztere Bezeichnung verwirrend ist, da sie sonst für bestimmte andere Kohlenwasserstoffe verwendet wird, die bei der Erdölverarbeitung anfallen. Die weitere Bezeichnung “brennbares Eis” ergab sich daraus, dass Methanhydrat wie normales Wassereis aussieht, aber an der Luft brennen kann, weil das brennbare Methan entweicht.

Vorkommen von Methanhydrat

Methanhydrat wird häufig im küstennahen Meer gefunden, besonders an Kontinentalabhängen, sowie in den Permafrostböden der Polargebiete, z. B. in Alaska. Es ist häufig in Poren von Sedimenten eingebettet. Normalerweise würde das Methanhydrat wegen seiner geringeren Dichte als Wasser im Meer aufsteigen und nahe der Oberfläche in Methan und Wasser zerfallen. Jedoch kann es durch Einbettung in Sedimente langfristig gebunden am Meeresboden bleiben. Nach vorherrschender wissenschaftlicher Meinung stammt das Methan aus biologischen Prozessen.

Die gesamten weltweiten Methanhydratvorkommen könnten sehr groß sein – womöglich größer als die von Erdöl, Erdgas und Kohle zusammen. Insofern ist Methanhydrat im Prinzip als ein fossiler Energieträger zum Ersatz des allmählich knapper werdenden Erdgases interessant. Allerdings ist die Förderung bislang nicht wirtschaftlich. Es müssten dafür geeignete Förderverfahren entwickelt werden, die auch vermeiden, dass nennenswerte Mengen von Methan unverbrannt in die Atmosphäre gelangen. Methan ist nämlich sehr klimaschädlich.

Stabilität der Methanhydratvorkommen in Zeiten der globalen Erwärmung

Die Stabilität der großen Methanhydratvorkommen ist nicht nur durch mögliche direkte menschliche Einflüsse gefährdet, sondern auch durch die globale Klimaerwärmung. Steigende Wassertemperaturen können nämlich zum Zerfall dieser Substanz führen, wobei gasförmiges Methan freigesetzt wird. Im Meerwasser steigt es nach oben und gelangt schließlich in die Atmosphäre, soweit es nicht auf dem Weg dorthin von Bakterien abgebaut wird (unter Verbrauch von Sauerstoff). Wenn dies einmal in großem Umfang geschähe, würde damit der Treibhauseffekt weiter ansteigen, und in der Folge würde noch mehr Methan freigesetzt. Dieser selbstverstärkende Mechanismus könnte insbesondere dann, wenn die weltweiten Klimaschutzbemühungen nicht bald massiv verstärkt werden, wesentlich für das Eintreten einer Klimakatastrophe werden. Er würde innerhalb einiger tausend Jahre das Erdklima vollkommen ändern, wie es auch in der fernen Vergangenheit offenbar schon mehrfach passiert ist. Ein Anstieg der Oberflächentemperaturen der Meere um mehrere Kelvin bis zum Jahr 2100 ist durchaus möglich und andererseits ausreichend für massive Methanfreisetzungen. Ähnliche Effekte sind übrigens auch für Methan in Permafrostböden zu befürchten, wenn diese auftauen.

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Siehe auch: Methan, Klimagefahren
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