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Montag, 11.12.2017
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„Brennendes Eis“ aus dem Labor

Bildung von Gashydrat unter Meeresboden-Bedingungen gelungen

Gashydrate entstehen normalerweise tief unter dem Meeresboden unter enormem Druck und tiefen Temperaturen. Es gilt als eine mögliche Energiequelle der Zukunft, wäre aber nur sehr schwer abbaubar. Jetzt ist es jedoch Wissenschaftlern gelungen, das energiereiche „Methaneis“ auch im Labor zu produzieren.
Gashydrate

Gashydrate

„Die Menge an natürlichem Gas, dass in den Gashydratvorräten der Meeresböden und des Permafrosts enthalten ist, liegt um mehrere Größenordnungen höher als alle bekannten konventionellen Gasquellen – und wäre damit ausreichen, um unseren Energiebedarf für mehrere Jahrzehnte zu decken“, erklärt Devinder Mahajan vom amerikanischen Brookhaven National Laboratory.

Doch diese Ressource auszubeuten liefert gleich mehrere Herausforderungen. Gashydrate, die aus einem eiskristall-artigen Wasserkäfig um ein Methanmolekül herum bestehen, sind nur bei tiefen Temperaturen und hohen Drücken stabil, wie sie am Ozeanboden herrschen. „Wenn man versucht, sie an die Oberfläche zu bringen, beginnen sie zu sprudeln und sich zu zersetzen und geben das gebundene Methan frei“, erklärt Mahajan. Um herauszufinden, wie die Gashydrate geborgen werden können, ohne dass sie zerfallen, haben er und sein Kollege Michael Eaton jetzt die Umweltbedingungen des Meeresboden im Labor reproduziert und damit eine Methode entwickelt, mit der Entstehung und Zersetzung der Methanhydrate genauer untersucht werden kann.

Im Gegensatz zu anderen Hochdruckbehältern können die Wissenschaftler das Volumen ihres neu entwickelten Versuchsraums verändern und mithilfe von Kameras und eines Fensters den gesamten Prozess beobachten und filmen. Zudem können sie die Versuche mit Sediment durchführen, in denen tatsächlich einmal Gashydrate enthalten waren und so die natürlichen Bedingungen relativ genau nachstellen.


„Man füllt das Gefäß mit Wasser und Sediment, leitet Methangas hinein und kühlt das Ganze unter hohem Druck herunter. Nach ein paar Stunden bildet sich das Hydrat“, so Mahajan. „Man kann es richtig sehen. Es sieht aus wie Eis, ist aber keins. Bei vier Grad Celsius sind sie stabil.” Die Wissenschaftler können zudem die Sedimente mit der „Strahlenkanone“ der National Synchrotron Light Source bestrahlen, einer Quelle von Röntgenstrahlen, Infrarot- und UV-Licht, mit deren Hilfe die physikalischen Eigenschaften der Materialien noch besser erkundet werden können.

Bisher gibt es nur wenige Daten über die Bildung des Gashydrats unter natürlichen Bedingungen. Indem die Wissenschaftler verschiedene Proben untersuchen und erkunden, welche Kombination von Druck und Temperatur das Methan am besten „eingesperrt“ lassen, hoffen sie, Wege zu finden, wie das Gashydrat unzersetzt an die Meeresoberfläche gebracht werden kann.

“Es könnte noch eine Dekade dauern, bis wir überhaupt nur daran denken können, diese Vorräte zu zur Energiegewinnung zu nutzen, aber diese fundamentalen Fragen sind sicher ein ersten Anfang“, erklärt Mahajan. „Immerhin könnte diese Frage eng mit unserer zukünftigen Energieversorgung verknüpft sein.“
(Brookhaven National Laboratory, 14.03.2005 - NPO)
 
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