Gashydrate: Brennbares Eis als Gefahr oder Chance?
Tief unter der Meeresoberfläche befinden sich in fast allen Weltmeeren Gashydrate. In diesen Verbindungen ist energiereiches Methangas wie in Käfigen aus Eis eingeschlossen. Dies macht diese Ablagerungen im Sediment zu einer möglichen Energiequelle für die Menschheit. Ein unkontrolliertes Entweichen des Methans hätte jedoch verheerende Folgen für das Klima.
SRE, 06.02.2020
Bohrkern mit Gashydrat und entflammtes Methaneis
Erdgas im Eiskäfig
Brennbares Eis klingt erst einmal wie ein Paradox. Aber bei den Gashydraten passt dieser Begriff. Denn diese eisähnlichen Verbindungen sind extrem leicht entflammbar. Der Grund ist das häufig in ihnen enthaltene Methan – der Hauptbestandteil von Erdgas. Das Gas ist in Kristallkäfigen eingeschlossen, die aus erstarrten Wassermolekülen aufgebaut sind. Stabil ist diese Verbindung jedoch nur unter hohem Druck ab zwei Megapascal und bei niedrigen Temperaturen unter vier Grad. Physikalisch erreicht man diese Drücke erst ab einer Wasserstiefe von zweihundert Metern. Deshalb ist das Vorkommen von Gashydraten auf Gebieten tief unter dem Meeresspiegel oder unter dem Erdreich begrenzt.
Der Begriff Gashydrate wird häufig synonym mit dem Begriff Methanhydrat verwendet, denn in 90 Prozent der Fälle ist das eingeschlossene Gas Methan. Allerdings können auch andere Gase wie Kohlendioxid oder Schwefelwasserstoff in den Eiskäfigen eingebaut sein. Am interessantesten ist aber das energiereiche Methangas – ein fossiler Energieträger. Die weltweiten Vorkommen der Methanhydrate könnten den Energiebedarf der Menschheit um einige hundert Jahre decken. Viele Länder beschäftigen sich deshalb intensiv mit der Erforschung von Gashydrat-Lagerstätten.
Bekannte und vermutete Lagerstätten von Methanhydrat
Riesige Vorkommen in allen Ozeanen
Die Förderung der Methanhydrate aus ihren tiefen Lagern ist jedoch alles andere als einfach. Da der Rohstoff nur unter bestimmten physikalischen Bedingungen stabil ist, kommt er vor allem in tiefen Bodenschichten der Permafrostgebiete 200 bis 1.000 Meter unter der Erdoberfläche und an den Kontinentalhängen der Ozeane in einer Tiefe von 500 bis 3.000 Metern vor. Vor allem an Ozeanböden herrschen durch das kalte Tiefenwasser und den enormen Wasserdrucke ideale Bedingungen für die Gashydratbildung. Daher verwundert es kaum, dass man in fast allen Weltmeeren Vorkommen gefunden hat.
Vor allem an den Küsten Japans, Norwegens, der USA, im arabischen Meer vor Pakistan und in Sibirien sind größere Lagerstätten bekannt. Oft bilden Methanhydrate die Deckschichten von konventionellen Erdgas-Lagerstätten. Aber nicht nur das Vorkommen, auch die Entstehung der Substanz ähnelt denen anderer fossiler Brennstoffe: Wie bei diesen entsteht der Kohlenwasserstoff Methan durch die bakterielle Zersetzung von organischem Material. Wenn bei diesem Prozess Methan im Sediment des Meeres gebildet wird, können sich Methanhydrate bilden.
Sedimentprobe aus etwa 1.200 Meter Wassertiefe mit eingelagertem Gashydrat (weiß).
Energieträger auf dem Meeresgrund?
Häufig findet man die Gashydrate in den Poren der Bodensedimente. Im Laufe der Zeit können sich aber auch ganze Schichten aus reinem Methanhydrat bilden. Wenn die Bedingungen stimmen, können sich Vorkommen mit einer Dicke von mehreren hundert Metern bilden.
Wissenschaftler schätzen die weltweiten Vorkommen an Methan, dass in Hydraten gespeichert ist, auf 5.700 Billionen Kubikmeter. Damit übersteigt dies die bekannten Erdgasreservoire herkömmlicher Art vermutlich bei weitem. Den Prognosen zufolge findet man in Hydratform sogar mehr fossilen Kohlenstoff als in den Lagerstätten für Erdöl, Kohle und Erdgas zusammen. Allerdings sind die Schätzungen mit großen Unsicherheiten behaftet, da die Gashydratvorkommen bisher erst unvollständig erforscht und kartiert sind.
Derzeit gibt es noch keine geeignete Fördermöglichkeiten für Methanhydrate. Dennoch wird in einigen Projekten an Technologien geforscht, mit denen man diese wertvollen Energierohstoffe künftig gewinnen könnte. Der Abbau von Methanhydraten wird jedoch sehr kritisch gesehen und kontrovers diskutiert, denn die Förderung ist ökologisch sehr bedenklich.
Gashydratlager am Meeresgrund
Unkontrollierbares Klima-Risiko
Das Problem dabei: Die Methanhydrate sind auch eine potenzielle Bedrohung für das Klima. Denn das in ihnen gespeicherte Methan ist ein Treibhausgas mit rund 25-fach stärkerer Klimawirkung als Kohlendioxid. Gleichzeitig ist die Lagerung des Methans in den Hydratkäfigen alles andere als stabil. Bereits geringe Druckschwankungen oder leicht steigende Wassertemperaturen reichen aus, damit die Hydratkäfige zerfallen und das Gas freigeben. Unter anderem deshalb wird der Zustand der Gashydrate an den Kontinentalhängen der Meere überwacht.
Forscher befürchten drastische Auswirkungen auf das Weltklima, wenn das Methan bei der Zersetzung der Gashydrate im großen Maßstab freigesetzt wird, wie es bereits in der früheren Erdgeschichte passiert ist. Nach Erkenntnissen von Geowissenschaftlern führte eine solche Katastrophe vor etwa 55 Millionen Jahren zu einer extremen Warmphase, in der der Ozean regelrecht umkippte und 70 Prozent der Meeresbodenbewohner ausstarben.
Und abgesehen von den Gefahren des reinen Methans, handelt es sich bei Gashydraten immer noch um schädliche fossile Energieträger. Verbrennt man sie, entsteht Kohlendioxid - und dessen Wirkung auf das Klima ist bekannt.
