Theorie:
Erdgas
Vorkommen:
Erdgas kommt entweder als Begleiter von Erdöl oder in eigenen Erdgasquellen vor. Lange Zeit wurde es als Abfallprodukt verbrannt, heute wird es als Heizgas und als Rohstoff in der Industrie genutzt.
Zusammensetzung:
Erdgas ist ein Gasgemenge, es besteht aus folgenden Bestandteilen:
- Hauptbestandteil ist Methan (zwischen \(60\) - \(90\) )
- Nebenbestandteile sind vor allem Ethan, Propan und Butan, in wechselnden Mengen.
Reaktionen und Verwendung:
1. Vollständige Verbrennung
Da bei der vollständigen Verbrennung vom Hauptbestandteil Methan viel Energie frei wird (\(40.320\) kJ/m³), wird Erdgas als Heizgas verwendet.
Chemische Reaktionen, bei denen Energie frei wird, nennt man exotherm.
2. Unvollständige Verbrennung
Diese Reaktion erreicht man durch Abkühlen von Erdgasflammen. Der entstandene Ruß (C) wird als Füllstoff z.B. in der Kautschukindustrie verwendet. Der Kautschuk wird durch diesen Füllstoff abriebfest.
3. Erhitzen auf \(1000°C\)
Man nennt diese Art der Reaktion Pyrolyse. Es entsteht Ethin.
Wichtig!
Bei der Pyrolyse werden Bindungen in organischen Verbindungen durch hohe Temperaturen, aber ohne Zufuhr von zusätzlichem Sauerstoff aufgebrochen.
Erdöl
Entstehung: Erdöl ist biologischen Ursprungs. Am Meeresboden bildet sich aus angesammelten Überresten abgestorbener Lebewesen sogenannter Faulschlamm. Unter Mitwirkung anaerober Bakterien und Luftabschluss ist durch Zersetzung aus diesem Faulschlamm Erdöl und Erdgas entstanden.
Der Faulschlamm wurde von Sedimentgestein überlagert. Durch den hohen Druck diffundierte das Erdöl in die Poren des umliegenden Gesteins.
Als Erdölfallen bezeichnet man Erdöllager unter aufgewölbten undurchlässigen Gesteinsschichten.
Gewinnung:
Nach einer Probebohrung in erdölführende Schichten des Gesteins in üblicherweise \(2000\) - \(4000\) m Tiefe (mit neuen Bohrmethoden auch in bis zu \(10 000\) m) wird sie in eine Förderbohrung umgewandelt. Dabei werden meist die folgenden 3 Fördermethoden eingesetzt:
- Durch den natürlichen Erdgasdruck treibt das Erdöl an die Oberfläche
- Durch Einpressen von Erdgas oder Einpumpen von Wasser
- Durch Pumpen
Zusätzlich zu den oben genannten, primären Fördermethoden bedient man sich heute auch weiterer Methoden. Z.B. kann man durch das Einspritzen hochviskoser Lösungsmittel das durch Adsorption fest haftende restliche Öl weitgehend fördern.
Zusammensetzung:
Die genaue Zusammensetzung des Erdöls hängt stark von seiner Herkunft ab. Es ist aber immer ein Gemenge, das sich wie folgt zusammensetzt:
- verschiedene kettenförmige Kohlenwasserstoffe (verzweigt und unverzweigt)
- Cycloalkane
- Aromatische Kohlenwasserstoffe (je nach Herkunft in manchen Erdölen enthalten)