Methangas - eine Energiequelle der Zukunft

Wenn man ein Streichholz an Methanhydrat hält, schmilzt es nicht, sondern brennt genährt durch das entweichende Methangas.

Wenn man ein Streichholz an Methanhydrat hält, schmilzt es nicht, sondern brennt genährt durch das entweichende Methangas.

Foto: V.Diekamp/Marum

Bereits im Sommer 1996 machten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an Bord des Forschungsschiffs SONNE eine spektakuläre Entdeckung: Vor der Westküste Nordamerikas holten sie mit einem Videogreifer Sedimente vom Meeresboden. Der braune Schlamm war gespickt mit einer eisartigen weißen Substanz.

Wichtige Energiequelle der Zukunft

Der Meeresforscher Dr. Matthias Haeckel vom GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel hält es für möglich, dass Methan aus Methanhydraten in Zukunft eine wichtige Energiequelle sein wird: „Uns könnte eine Energierevolution bevorstehen, da sich der Gasmarkt in Zukunft von Russland und den arabischen Ländern nach Asien verlagern könnte“, so Haeckel.

An den Ozeanrändern lagern riesige Mengen Methanhydrat

Die Forscher wiesen nach, dass Methanhydrat in den Kontinentalhängen an allen Ozeanrändern vorkommt. Riesige Mengen lagern im Meeresboden in einer Wassertiefe zwischen 500 und 2000 Metern.

Die Hydrate enthalten stark komprimiertes Methan – in einem Kubikmeter Methanhydrat stecken 164 Kubikmeter Methangas. Die Forscher vermuten, dass mindestens so viel Kohlenstoff in Methanhydraten gelagert ist wie in den bekannten Kohlevorkommen. Schätzungen zufolge gibt es weltweit circa zwölf Billionen Tonnen Methanhydrat.

Warum werden aus einem Kubikmeter Methanhydrat 164 Kubikmeter Methan?
Das feste Methanhydrat bildet sich bei hohem Druck, der bei Wassertiefen ab 500 Metern erreicht wird, aus Methan und Wasser. Die Temperaturen liegen dort bei etwa 4 Grad Celsius. In dieser festen Verbindung sind die Methanmoleküle in Käfigen gefangen, die durch die Wassermoleküle geformt werden. In den Wasserkäfigen können sich die Methanmoleküle kaum bewegen und nehmen daher nur wenig Platz ein. Bei Raumtemperatur und Atmosphärendruck sind Methanhydrate nicht stabil und zersetzen sich in gasförmiges Methan und flüssiges Wasser. Unter diesen Bedingungen nimmt das Methan ein viel größeres Volumen ein (etwa 180-mal so groß), weil die Gasmoleküle sich aufgrund ihrer hohen kinetischen Energie stark bewegen. Bei 0 Grad Celsius und Normalbedingungen würde das Gas 164 Kubikmeter einnehmen.

Die Verbrennung von Methan setzt weniger CO2 frei

Prof. Dr. Gerhard Bohrmann vom MARUM Zentrum für Marine Umweltwissenschaften der Universität Bremen erklärt: „Wenn es uns nicht gelingt, unseren Energiebedarf in naher Zukunft aus regenerativen Quellen zu beziehen, sind Methanhydrate eine interessante Energiequelle.“ Bei der Verbrennung von Methan werde sehr viel weniger CO2 freigesetzt als bei der Verbrennung von Erdöl und Kohle.

Technologielieferant Deutschland

Die Nord- und Ostsee sind zu flach für Methanhydrate, deshalb wird Deutschland selbst keine Energie aus Methanhydraten gewinnen können. Sollten Methanhydrate eine wirtschaftliche Bedeutung erlangen, könnte Deutschland aber als Technologielieferant an diesem Markt teilhaben.

Deshalb haben das Bundeswirtschaftsministerium und das Bundesforschungsministerium gemeinsam das Projekt SUGAR gefördert, in dem Forscherinnen und Forscher Technologien für die Tiefsee entwickelt haben.

Im Projekt SUGAR haben Forscher und Entwickler in den vergangenen zehn Jahren nicht nur das Grundlagenwissen über Gashydrate deutlich erweitert, sondern auch Technologien rund um die Methanhydrat-Erkundung und Methanhydrat-Produktion sowie die dazugehörende Umweltüberwachung entwickelt. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung und das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie förderten das Projekt von 2008 bis 2018 gemeinsam mit rund 31 Millionen Euro.

Das Meer umweltverträglich nutzen

Da sich eine potentielle Ressourcennutzung immer auf die Ökosysteme im Meer auswirkt, wurden in SUGAR in erster Linie Technologien entwickelt, mit denen sich die Umweltauswirkungen der Methanhydratförderung überwachen lassen. Im Vordergrund steht dabei das Bestreben, die Nutzung mariner Rohstoffe und den Schutz der Meere in Einklang zu bringen.

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