Methanhydrat

Methanhydrat (Methanklathrat, nicht ganz richtig auch: Methaneis) besteht aus Methan, das in gefrorenes Wasser eingelagert ist, wobei die Wassermoleküle das Methan vollständig umschließen. Man spricht daher auch von einer Einlagerungsverbindung (Klathrat). Erstmals wurde Methanhydrat 1971 im Schwarzen Meer entdeckt.

Eigenschaften

Auf ein Mol Methan kommen 5,75 Mol Wasser, die Formelschreibweise lautet daher CH₄ x 5,75 H₂O. Die Dichte liegt bei 0,9 g/cm³. Das Methan liegt in einer hoch konzentrierten Form vor, denn ein Liter festes Methanhydrat enthält bei Normalbedingungen 168 Liter Methangas. Bei Raumtemperatur entweicht Methan, das angezündet werden kann, es handelt sich um "brennbares Eis“.

Kristallstruktur

Methanhydrat bildet sich aus Wasser und Methangas beim Druck ab ca. 50 bar; dieser Druck wird ab 500 m Wassertiefe erreicht und bei Temperaturen von 2-4 °C. Methanhydrat bildet eine kubische Kristallstruktur (Raumgruppe Pm3n) mit einer Gitterkonstanten von 12 Ångström (1,2 Nanometern). Die Elementarzelle besteht dabei aus 46 Wassermolekülen und 8 Methanmolekülen. Die Wassermoleküle sind wie im Eis über Wasserstoffbrückenbindungen verbunden und bilden 8 Eiskäfige, in denen jeweils ein Methanmolekül eingelagert ist. Das Methanmolekül besetzt dabei eine Mittelposition in den Käfigen.

Vorkommen

Methanhydrat bildet sich in überraschend großer Menge am Boden von Ozeanen, wo der Druck hoch und die Temperatur niedrig genug ist. Bei geschätzten zwölf Billionen Tonnen Methanhydrat ist dort mehr als doppelt so viel Kohlenstoff gebunden wie in allen Erdöl-, Erdgas- und Kohlevorräten der Welt. Methanhydrat kommt gewöhnlich in Tiefen von 500-1000 Metern vor.

Entstehung

Methanhydrat entsteht durch abgestorbene Pflanzen und Tierkadaver, die sich im Meeresboden sammeln und durch Druck und Temperatur zu Methan werden.

Bedeutung

Die großen Mengen gebundenen Methans lassen auf einen Energieträger der Zukunft hoffen, doch gestaltet sich der Abbau der Methanhydratfelder schwierig. Grund dafür ist, dass sich Methanhydrat in den höheren Wasserschichten, bei geringerem Druck und höherer Temperatur zersetzt und große Mengen gasförmigen Methans entweicht.

Methanhydrat scheint auch großen Einfluss auf das Klima zu haben, denn Methan ist ein Treibhausgas, mit 30-mal stärkerem Effekt als Kohlendioxid. Wenn sich warme Meeresströmungen in Richtung Methanfelder verlagern und das Wasser um fünf Grad Celsius erwärmen, kann es zur Freisetzung von großen Mengen Methan kommen. Genau dies scheint vor 55 Millionen Jahren geschehen zu sein. Damals kam es zu einer weltweiten Erwärmung der Atmosphäre; in den Gesteinen dieser Zeit finden Geologen heute Belege für einen schnellen Anstieg des Methangehaltes der Luft.

Das Vorhandensein von großen Mengen Methanhydrat im Bermudadreieck wird seit Jahren als wichtigster Erklärungsansatz für die dort auftretenden Phänomene herangezogen. Näheres dazu bei Bermudadreick - Methangas-Vorkommen.

Literatur und Filme

"Der Schwarm", ein Ökothriller von Frank Schätzing, Köln 2004, u.a. Ausführliches über Methanhydrat (bes. Kap. "6. April"/ S. 126 der Taschenbuchausgabe)

Tsunami (Film), Spielfilm Deutschland 2004 mit Dan van Husen, Kristian-Erik Kiehling

Siehe auch

Energiequelle#Methanhydrat

Weblinks

Videos

Real Video: Was ist Methanhydrat? (Aus der Fernsehsendung Alpha Centauri)