News: Zwei Fliegen mit einer Klappe
Zwei der drängendsten Probleme unserer Zeit sind die knapper werdenden fossilen Brennstoffe und die drohenden Klimaveränderungen aufgrund der immer weiter zunehmenden Freisetzung von Kohlendioxid. Eine Methode, bei der man gleichzeitig Kohlendioxid entsorgt und Methan gewinnt, käme dem Stein der Weisen recht nah. Gruß aus Utopia oder real? Ein Forscherteam hat eine solche potenzielle Zukunftstechnologie auf Praktikabilität geprüft.
© U. Rosiak/Universität Bremen (Ausschnitt)
Vor einiger Zeit wurden riesige Vorkommen an "brennbarem Eis" an den Grenzen der Kontinentalplatten und in den Regionen des ewigen Eises gefunden. Es handelt sich dabei um Methanhydrat, das bei tiefen Temperaturen und hohen Drücken durch Verwesung von Kleinstlebewesen aus Methan und Wasser entstanden ist. Der Reiz ist groß, Methan aus diesen Reservoirs freizusetzen und das relativ sauber verbrennde Gas als Energiequelle der Zukunft auszubeuten.
Ganz so trivial ist die Gewinnung jedoch nicht, denn das Methan liegt eben nicht als "Gasblase" vor, sondern in fester Form, eingeschlossen in eine eisartige Struktur. So kam die Idee auf, das Methan aus seinem eisigen Gefängnis zu verdrängen – durch Einpressen von Kohlendioxid, das so auf elegante Weise gleich dauerhaft gelagert werden könnte. Aber ist diese Theorie praxistauglich?
Zwei Dinge müssen stimmen, damit eine Reaktion funktioniert: Die Thermodynamik bestimmt, welches Gleichgewicht sich zwischen Edukten und Produkten einstellt, gibt also eine Auskunft über die maximal erreichbare Ausbeute. Die Kinetik bestimmt, wie lange es dauert, bis dieses Gleichgewicht erreicht wird. Ripmeester und seine Kollegen kamen anhand von Berechnungen zu der Erkenntnis, dass beide Parameter günstig stehen für das Unterfangen.
Laborexperimente bestätigten dann auch, dass Kohlendioxid gasförmiges Methan aus Methanhydrat freisetzen kann. Allerdings war die gewonnene Methanmenge deutlich geringer, als die kinetischen und thermodynamischen Betrachtungen erwarten ließen. Ein Grund könnte darin liegen, dass zunächst ein Austausch der Gase an der Oberfläche der Hydrat-Partikel erfolgt. Im Innern der Kristalle verbleiben Inseln von Methanhydrat, die von einem gemischten Hydrat umgeben sind. Ein weiterer Austausch ist dann nicht mehr möglich.
Kein Wunder, dass Faktoren, wie die Verteilung des Methan-Hydrats im Sediment und vor allem die Größe der Kriställchen innerhalb eines konkreten Lagers einen großen Einfluss auf die Ausbeute haben – und letztlich über Erfolg oder Misserfolg der Technologie entscheiden werden.
Ganz so trivial ist die Gewinnung jedoch nicht, denn das Methan liegt eben nicht als "Gasblase" vor, sondern in fester Form, eingeschlossen in eine eisartige Struktur. So kam die Idee auf, das Methan aus seinem eisigen Gefängnis zu verdrängen – durch Einpressen von Kohlendioxid, das so auf elegante Weise gleich dauerhaft gelagert werden könnte. Aber ist diese Theorie praxistauglich?
Zwei Dinge müssen stimmen, damit eine Reaktion funktioniert: Die Thermodynamik bestimmt, welches Gleichgewicht sich zwischen Edukten und Produkten einstellt, gibt also eine Auskunft über die maximal erreichbare Ausbeute. Die Kinetik bestimmt, wie lange es dauert, bis dieses Gleichgewicht erreicht wird. Ripmeester und seine Kollegen kamen anhand von Berechnungen zu der Erkenntnis, dass beide Parameter günstig stehen für das Unterfangen.
Laborexperimente bestätigten dann auch, dass Kohlendioxid gasförmiges Methan aus Methanhydrat freisetzen kann. Allerdings war die gewonnene Methanmenge deutlich geringer, als die kinetischen und thermodynamischen Betrachtungen erwarten ließen. Ein Grund könnte darin liegen, dass zunächst ein Austausch der Gase an der Oberfläche der Hydrat-Partikel erfolgt. Im Innern der Kristalle verbleiben Inseln von Methanhydrat, die von einem gemischten Hydrat umgeben sind. Ein weiterer Austausch ist dann nicht mehr möglich.
Kein Wunder, dass Faktoren, wie die Verteilung des Methan-Hydrats im Sediment und vor allem die Größe der Kriställchen innerhalb eines konkreten Lagers einen großen Einfluss auf die Ausbeute haben – und letztlich über Erfolg oder Misserfolg der Technologie entscheiden werden.
© Angewandte Chemie
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