Ist Erdgas schwerer als Luft? (Quellen, Gewichte, Eigenschaften)

Erdgas ist eines der brennbarsten Gase der Welt (Quelle) und besteht zu 90% (oder mehr) aus Methan. Es ist geruchlos und auf der ganzen Welt weit verbreitet und macht fast ein Fünftel der natürlichen Energiequellen der Welt aus. Überraschenderweise wissen viele Menschen nicht viel über Erdgas, obwohl es täglich verwendet wird.

Ist Erdgas schwerer als Luft? Nein, Erdgas ist nicht schwerer als Luft, sein Molekulargewicht liegt zwischen 16 und 18. Es ist ein Kohlenwasserstoffgemisch, das hauptsächlich aus Methan besteht, aber auch andere Komponenten wie Ethan und Propan sowie geringe Mengen Stickstoff und Kohlendioxid enthält. Das Molekulargewicht von trockener Luft wird auf knapp 29 geschätzt.

Sie gehen in Ihre Wohnung und bleiben stehen. Du schnupperst an der Luft und riechst es: Gas. Wahrscheinlich hat jemand den Herd angelassen, und deine Wohnung riecht jetzt nach Gas. Das ist nicht weiter schlimm, solange du die Wohnung schnell lüften kannst. Diese Situation ist etwas, das viele Menschen durchgemacht haben.

Das wirft auch die Frage auf: Was gibt es über Erdgas zu wissen?

Woraus besteht Luft?

Luft ist der allgemeine Begriff für die Atmosphäre um uns herum. Luft besteht hauptsächlich aus Stickstoff und Sauerstoff (zu 99 %), die restlichen 1 % sind Argon, Kohlendioxid, Neon, Helium, Krypton, Wasserstoff und Xenon (Quelle).

Diese Gase machen auch fünf der sechs Edelgase im Periodensystem aus. Mehr über diese Gase erfährst du unter „Was ist der Unterschied zwischen Inertgas und Aktivgas?“.

Die Redewendung „leichter als Luft“ wird häufig verwendet, aber wie schwer ist Luft genau? Die Schwere von Luft wird normalerweise anhand der Dichte der Luft in einem Objekt gemessen. Ein aufgeblasener Ballon ist zum Beispiel schwerer als ein nicht aufgeblasener Ballon. Durch den Druck der Luft im Inneren des Ballons hat sich die Dichte der Luft erhöht (Quelle).

Erdgasquellen

Erdgas wird in Kohleflözen und in Erdgas- und Erdölbohrungen gefunden. In den Vereinigten Staaten sind Texas und Pennsylvania die beiden erdgasproduzierenden Staaten des Landes. Aufgrund der hohen Erdgasförderung in den USA stammt fast das gesamte im Land verbrauchte Gas aus den amerikanischen Grenzen (Quelle).

Viele Gase und Öle stammen aus dem Schieferbergbau. Schiefer ist ein Sedimentgestein, das organisches Material enthält, aus dem Erdöl und Erdgas gewonnen werden. Diese sammeln sich im Laufe der Zeit an, und durch Aufbereitung können Gas und Öl gewonnen werden.

Eine andere Art von Erdgas wird als Tight Natural Gas bezeichnet und stammt aus dem Erdinneren. Allerdings stammt dieses Gas aus Sandstein- und Karbonatlagerstätten. Der Großteil des in den USA geförderten Erdgases stammt aus Schiefergestein.

Erdgas, das aus der Erde gewonnen wird

Erdgas befindet sich im Allgemeinen tief in der Erde. Gaslagerstätten befinden sich immer in der Nähe von Ölquellen, und je tiefer die Bohrung ist, desto höher ist der Anteil an Gas (Quelle).

Erdgas ist eine nicht erneuerbare Energie, die seit Millionen von Jahren in der Erdkruste wächst und erst in den letzten Jahrhunderten vom Menschen sicher genutzt werden konnte. Als sich organische Überreste zersetzten und unter Gesteins- und Erdschichten begraben wurden, führte der Druck auf sie zu einem Prozess, der die Überreste in Kohlenwasserstoff umwandelte.

Eine schützende Gesteinsschicht umgibt in der Regel die Lagerstätten von Erdgas, insbesondere ein „Deckgestein“ an der Spitze, das das Gas unter Druck und sicher hält (Quelle).

Andere Erdgasquellen

Gase, die in den Eingeweiden von Tieren und Menschen sowie in sauerstoffarmen Gebieten der Erde vorkommen, sind Beispiele für andere Erdgasquellen. Aufgrund seiner geringeren Dichte kann Gas aus dem Boden gewonnen werden oder auf natürliche Weise langsam in die Umwelt entweichen.

Eines der ersten aufgezeichneten Beispiele für die Nutzung von Erdgas wurde von französischen Forschern gefunden, die entdeckten, dass amerikanische Ureinwohner Gase entzündeten, die 1626 aus dem Gebiet um den Eriesee aufstiegen (Quelle).

Gas wurde jedoch erst in den 1800er Jahren kommerziell genutzt, als William Hart den ersten erfolgreichen Gasbrunnen in New York grub und 1821 die Fredonia Gas Light Company gründete.

Die Entstehung von Erdgas

Es gibt viele verschiedene Theorien über den Ursprung fossiler Brennstoffe. Wie bereits erwähnt, können sie durch den Druck auf organische Materie entstehen, die seit Tausenden von Jahren unter der Erde vergraben ist.

Dieser Prozess erfolgt durch den Druck, der auf die organische Materie durch die sich ansammelnden Sediment- und Schlammschichten ausgeübt wird, zusammen mit erhöhten Temperaturen in der Nähe des Erdkerns (Quelle).

Eine andere Methode zur Bildung von Erdgas ist die durch winzige Mikroorganismen. Auf diese Weise wird biogenes Methan erzeugt. Methanogene, das sind winzige methanproduzierende Mikroorganismen, bauen organische Stoffe ab. Methanogene kommen in der Nähe der Erdatmosphäre vor, wo es keinen Sauerstoff gibt.

Diese Organismen leben auch in den Därmen von Tieren. Und leider entweicht ein großer Teil des dabei entstehenden Methans direkt in die Atmosphäre. Es werden jedoch neue Technologien entwickelt, um die Gase aufzufangen und die Umweltauswirkungen der Methanfreisetzung zu verringern.

Abiogene Prozesse sind eine weitere Methode der Erdgasgewinnung. Dieser Prozess beinhaltet die Bewegung von wasserstoffbasierten Gasen und Kohlenstoffmolekülen. Sie interagieren mit anderen Mineralien, die sich im Untergrund befinden, und bewegen sich schließlich zur Oberfläche des Planeten, wobei sie ähnlich wie thermogenes Methan Methanlagerstätten bilden.

Das Erdgas, das wir verwenden

Erdgas funktioniert in vielen Häusern in den USA, und fast 50 % der Häuser in Amerika verwenden Erdgas zum Heizen. Da es auf der ganzen Welt reichlich Gas gibt, wird Erdgas im Vergleich zu anderen fossilen Brennstoffen wie Kohle und Öl als positivere, kostengünstigere und umweltfreundlichere Methode der Energieerzeugung angesehen (Quelle).

Erdgas spielt auch in der Industrie eine wichtige Rolle, da es für die Herstellung von Kunststoffen, Medikamenten und Frostschutzmitteln verwendet wird (Quelle). Gas wird auch zur Stromerzeugung verwendet und gilt im Vergleich zu kohlebasierten Kraftwerken als sauberere Methode.

Neue Technologien haben es außerdem ermöglicht, mit Gas gleichzeitig Wärme und Strom zu erzeugen, so dass das Gas optimal genutzt wird und die Umwelt weniger belastet wird.

Mit der wachsenden Weltbevölkerung kommen jeden Tag mehr Fahrzeuge auf die Straßen. Komprimiertes Erdgas (CNG) ist eine weitere Methode für den Antrieb von Fahrzeugen, insbesondere von schweren Lastwagen und Transportfahrzeugen.

CNG setzt im Vergleich zu Benzin weitaus weniger Kohlenstoffemissionen frei, und der Hauptnachteil besteht darin, dass es im Vergleich zu Gas nicht die gleiche Energiemenge erzeugt.

Überall auf der Welt nimmt der Gasverbrauch zu, und Prognosen besagen, dass der weltweite Gasverbrauch aufgrund des Wachstums in China und Brasilien in den nächsten 25 Jahren um 50 % steigen wird (Quelle).

Dennoch sind die Vereinigten Staaten der größte Erdgasverbraucher, dicht gefolgt von Russland und China (Quelle). Daher sind die sichere Förderung von Gas und die Verringerung seiner Umweltauswirkungen für das nachhaltige Wachstum der Gasindustrie von entscheidender Bedeutung.

Wie viel wiegt Erdgas im Vergleich zu Luft?

Erdgas hat eine geringere Dichte als Luft. Es besteht hauptsächlich aus Methan, das leichter als Luft ist (Quelle). Ein Rechner für die Dichte von Erdgas zeigt, dass Erdgas 0,712 kg/m³ (0,04457 lb/ft³) im Vergleich zu 1,204 kg/m³ (0,07516 lb/ft³) von Luft wiegt.

Erdgas kann auf etwa -260 Grad Celsius abgekühlt und in verflüssigtes Erdgas (LNG) umgewandelt werden. LNG nimmt in seinem gasförmigen Zustand nur 1/600 des Volumens ein. Dadurch kann es gelagert und transportiert werden (Quelle).

Erdgas vs. Methan

Es gibt Leute, die versuchen, Erdgas und Methan als Synonyme zu verwenden, aber es sind unterschiedliche Gase. Andererseits besteht Erdgas hauptsächlich aus Methan, so dass die Unterschiede gering sind.

Was ist Methan, und wie unterscheidet es sich von „Erdgas“?

Methan (CH₄) macht den größten Teil der Zusammensetzung von Erdgas aus. Methan wird freigesetzt, wenn sich organische Stoffe zersetzen (Quelle). Es ist die am häufigsten vorkommende organische Verbindung auf der Erde und gilt als ungiftig.

Diese Tatsache mag überraschen, wenn man bedenkt, wie viele Todesfälle durch das Einatmen von Gas verursacht werden. Diese sind jedoch eher auf den Sauerstoffmangel als auf die Toxizität des Methans selbst zurückzuführen.

Methan kommt in zwei Formen vor: organisches und thermogenes Methan. Organisches Methan stammt aus Quellen wie Mülldeponien und Sümpfen. Menschliche und tierische Abfallprodukte, die gären, setzen ebenfalls organisches Methan frei.

Thermogenes Methan bildet sich im tieferen Untergrund und erzeugt durch Hitze und Druck Erdgas. Kleinere Methanvorkommen finden sich näher an der Oberfläche zusammen mit Öl, während reine Methanlagerstätten in größeren Tiefen vorkommen (Quelle).

Es ist auch als Treibhausgas bekannt, da es die Erdatmosphäre erwärmt. Wenn es direkt in die Atmosphäre freigesetzt und nicht verbrannt wird, ist es im Vergleich zu Kohlendioxid viel umweltschädlicher (Quelle).

Wie bereits erwähnt, macht Methan zwar einen großen Teil des Erdgases aus, doch enthält Erdgas auch andere Bestandteile. Erdgas wird außerdem einem Verfahren unterzogen, um schädliche Alkane zu entfernen, bevor es in Haushalten und Unternehmen eingesetzt wird. Das Methan im Erdgas verleiht ihm auch seine Auftriebseigenschaft.

Quellen von Methan

Methan gelangt aus einer Vielzahl von Quellen in die Atmosphäre.

Strom- und Wärmeerzeugung

Methan ist zwar nicht die wichtigste Treibhausgasemission bei der Stromerzeugung, doch wird bei diesem Prozess eine beträchtliche Menge Methan in die Atmosphäre abgegeben. Es kann auch durch fehlerhafte Fabriken und beschädigte Pipelines austreten. Diese Lecks können, insbesondere wenn sie nicht schnell gefunden und gestoppt werden, äußerst umweltschädlich sein.

Im Allgemeinen besteht das verarbeitete Erdgas, das an die Haushalte geliefert wird, fast vollständig aus Methan ohne andere giftige Chemikalien.

Arktische Landschaft

Der Permafrost, ein Boden, der mehr als zwei Jahre lang gefroren ist, hat in der Arktis aufgrund der steigenden Temperaturen begonnen aufzutauen. Wenn der Permafrost auftaut, setzt organisches Material Kohlendioxid und Methan in die Erdatmosphäre frei (Quelle).

Viehbestand

Methan entsteht und wird durch den Viehbestand freigesetzt. Da die Weltbevölkerung wächst, steigt der Bedarf an Fleischprodukten ständig. Landwirte befriedigen diese Nachfrage, indem sie immer größere Tierherden aufziehen.

Diese Tiere setzen über ihre Fäkalien Methan in die Atmosphäre frei. Der Gedanke an Kuhflatulenzen klingt zwar ziemlich komisch, aber die Auswirkungen auf die Umwelt können nicht ignoriert werden.

Alleine in den Vereinigten Staaten sind Haustiere wie Rinder, Schweine, Schafe und Ziegen die größten Verursacher von Methanemissionen (Quelle).

Menschen

Unser Wunsch nach Fleisch ist nicht der einzige Verursacher von Methanemissionen in die Umwelt. Auch die menschlichen Körperfunktionen setzen Methan in die Atmosphäre frei. Organische Abfälle, die auf Deponien entsorgt werden, und Kläranlagen sind beide für die CH₄-Emissionen verantwortlich (Quelle).

Auch der Mensch verursacht den Großteil der Emissionen durch sein Handeln, während andere Methanemissionen aus natürlichen Quellen stammen. Seit dem Jahr 1800 hat es einen massiven Anstieg der Methanemissionen gegeben, und wir haben seitdem mehr als eine Verdoppelung der atmosphärischen Methanwerte verursacht (Quelle).

Eigenschaften von Erdgas

Eigenschaften

Erdgas ist farblos, geruchlos, geschmacklos und formlos. Es ist bei jeder Temperatur über -161 Grad gasförmig. Es ist auch ein fossiler Brennstoff.

Erdgas wird in britischen Wärmeeinheiten oder Btu gemessen. Ein Btu ist die Wärmemenge, die benötigt wird, um die Temperatur von einem Pfund Wasser um ein Grad Fahrenheit zu erhöhen. Ein Kubikfuß Gas entspricht etwa 1032 Btu (Quelle).

Gewicht

Die übliche Maßeinheit für Erdgas ist der Kubikfuß, gemessen am Volumen. Erdgas entspricht 8,003 Pfund pro Kubikfuß.

Entflammbarkeit

Es ist leicht entflammbar, hat aber einen niedrigen Entflammbarkeitsbereich, was bedeutet, dass es für den Hausgebrauch sicher ist. Die Selbstentzündungstemperatur von Erdgas liegt bei 1003 Grad Fahrenheit (Quelle).

Geruch

Wie bereits erwähnt, ist Erdgas geruchlos. Es kann sich als gefährlich erweisen, da Gas tödlich sein kann. Im Jahr 1937 verursachte ein Gasleck eine Explosion in einer Schule in New London, Texas. Bei der Explosion kamen fast 300 Schüler und Lehrer ums Leben. Sie erwies sich als Katalysator für die Veränderung der Funktionsweise der Gasindustrie (Quelle).

Dem Erdgas wird Schwefel zugesetzt, wodurch es ein wenig nach faulen Eiern riecht. Die Chemikalie Mercaptan wird zur Odorierung des Gases verwendet.

Wenn Sie Gas in einem Bereich riechen, entfernen Sie sich und andere Personen so schnell wie möglich aus dem Raum, ohne Geräte oder Lichter einzuschalten oder irgendetwas, das einen Funken erzeugen könnte. Rufen Sie sofort den Notruf an, sobald Sie sich außerhalb der Reichweite der Gasquelle befinden.

Auswirkungen auf die Umwelt

In diesem und vielen anderen Artikeln über Erdgas wird es oft als der saubere fossile Brennstoff bezeichnet, da es nur minimale Emissionen von Kohlendioxid (CO2) verursacht. Dieser Titel ist jedoch ungerechtfertigt, denn Methan kann die Umwelt schädigen.

Methan ist ebenfalls ein Treibhausgas, und obwohl es im Vergleich zu Kohlendioxid eine kürzere Lebensdauer in der Atmosphäre hat, kann es in 20 Jahren mehr Umweltschäden verursachen als CO2 (Quelle).

Die fehlende Dichte des Gases verschlimmert die Situation noch. Das Gas kann aufsteigen und die Wärme in der oberen Atmosphäre einfangen. Methan ist in seiner Wirkung auf die Umwelt über 20 Jahre hinweg 86-mal stärker als Kohlendioxid. Es kann Wärme einfangen, die die globale Erwärmung exponentiell beschleunigt (Quelle).

Es ist zwar leicht zu sagen, dass Gas in erster Linie verbrannt wird, aber Lecks sind leider Teil des Prozesses der Verarbeitung und Verteilung von Gas über Länder und Kontinente hinweg (Quelle).

Studien haben gezeigt, dass die geschätzte Menge der Methanemissionen falsch berechnet wurde und um 60 % höher ist als ursprünglich angenommen. Diese Emissionen entsprechen fast dem Schaden, den Kohlendioxid auf kurze Sicht für die Umwelt bedeutet (Quelle).

Lecks können an jeder Stelle des Prozesses der Erdgasförderung auftreten, von Lecks im Boden bis zu Lecks in Rohren und Lagerbehältern. Löcher, wie das in einem Unternehmen in Houston, Louisiana, haben dazu geführt, dass aus Stahltankern große Mengen LNG in die Luft entweichen, was Befürchtungen auslöste, dass unkontrollierte Brände ausgelöst werden könnten (Quelle).

In den Vereinigten Staaten gibt es etwa 500.000 Erdgasbohrungen und 3 Millionen Kilometer Rohrleitungen. Daraus ergeben sich nahezu unendlich viele Möglichkeiten, Erdgas in die Umwelt entweichen zu lassen (Quelle).

Abschließende Überlegungen

Die Zukunft des Erdgases in den Vereinigten Staaten hat sich verändert. Gas war schon immer ein wichtiger Bestandteil der Energieversorgung des Landes und wird es auch in absehbarer Zukunft bleiben. Es wurden einige Anstrengungen unternommen, um die Auswirkungen auf die Umwelt zu minimieren, aber Erdgas ist bei weitem nicht der „saubere“ fossile Brennstoff, als der es in den Medien dargestellt wird.

Was die Frage betrifft, ob Gas leichter als Luft ist: Wenn Sie jemals in einem Raum voller Gas aufwachen, legen Sie sich auf den Boden, bedecken Sie Ihren Mund mit einem nassen Tuch und kriechen Sie aus dem Raum. Das Gas wird immer weiter oben im Raum konzentriert sein, und hoffentlich kann dir dieses Wissen das Leben retten.