Is aardgas zwaarder dan lucht? (Bronnen, gewichten, eigenschappen)

Natuurgas is een van de meest brandbare gassen ter wereld (bron) en bestaat voor 90% (of meer) uit methaan. Het is reukloos en wordt over de hele planeet op grote schaal gebruikt, en maakt bijna een vijfde uit van de natuurlijke energiebronnen van de wereld. Verrassend genoeg weten veel mensen niet veel over aardgas, ondanks het dagelijks gebruik ervan.

Is aardgas zwaarder dan lucht? Nee, aardgas is niet zwaarder dan lucht, Het molecuulgewicht varieert tussen 16-18. Het is een mengsel van koolwaterstoffen dat hoofdzakelijk bestaat uit methaan, maar ook andere componenten bevat zoals ethaan en propaan en kleine hoeveelheden stikstof en kooldioxide. Het molecuulgewicht van droge lucht wordt geschat op iets minder dan 29.

Je loopt je appartement binnen en stopt. Je snuift de lucht op, en je ruikt het: gas. Iemand heeft waarschijnlijk de kachel aangelaten, en uw appartement ruikt nu naar gas. Niet erg, zolang u de boel maar snel kunt luchten. Deze situatie is iets dat veel mensen kunnen hebben meegemaakt.

Het roept ook de vraag op:

Waaruit bestaat lucht?

Lucht is de algemene term die wordt gebruikt voor de atmosfeer om ons heen. Lucht bestaat voornamelijk uit stikstof en zuurstof (99%), samen met argon, kooldioxide, neon, helium, krypton, waterstof en xenon die de resterende 1% vormen (bron).

Deze gassen vormen ook vijf van de zes inerte gassen op het periodiek systeem. Om meer over deze gassen te weten te komen, kunt u lezen: “Wat is het verschil tussen inert en actief gas?”.

De uitdrukking “lichter dan lucht” wordt vaak gebruikt, maar hoe zwaar is lucht nu precies? De zwaarte van lucht wordt meestal gemeten door te kijken naar de dichtheid van lucht in een voorwerp. Een opgeblazen ballon zal bijvoorbeeld zwaarder zijn dan een niet-opgeblazen ballon. Door de druk van de lucht in de ballon is de dichtheid van de lucht toegenomen (bron).

Bronnen van aardgas

Natuurlijk gas wordt gevonden in steenkoollagen en binnen de aardgas- en oliebronnen. Binnen de Verenigde Staten zijn Texas en Pennsylvania de twee grootste aardgasproducerende staten van het land. Door de grote winning van aardgas binnen de VS is bijna al het gas dat binnen het land wordt gebruikt afkomstig binnen de Amerikaanse grenzen (bron).

Veel aardgassen en oliën zijn afkomstig van schalieontginning. Schalie is een sedimentair gesteente dat organisch materiaal bevat dat olie en aardgas voortbrengt. Deze hopen zich in de loop der tijd op, en verwerking kan plaatsvinden om gas en olie te verkrijgen.

Een ander type aardgas staat bekend als “tight” aardgas en is afkomstig uit het binnenste van de grond. Dit gas is echter afkomstig uit zandsteen- en carbonaatreservoirs. Het grootste deel van het in de V.S. geproduceerde aardgas is afkomstig uit schalie.

Natuurlijk gas dat uit de aarde wordt gewonnen

Natuurlijk gas wordt over het algemeen diep in de aarde gevonden. Gasreservoirs bevinden zich altijd naast oliebronnen, en hoe dieper de bron, hoe hoger het percentage gas (bron).

Natuurlijk gas is niet-hernieuwbare energie die al miljoenen jaren in de aardkorst groeit, en pas in de laatste paar eeuwen is de mens in staat geweest om het veilig te gebruiken. Toen organische resten ontbonden en begraven werden onder lagen van rots en vuil, creëerde de druk erop een proces dat de resten veranderde in koolwaterstof.

Een beschermende laag rots omringt gewoonlijk de reservoirs van aardgas, vooral een “cap rock” op de top die het gas onder druk en veilig houdt (bron).

Andere aardgasbronnen

Gassen die worden gevonden in de ingewanden van dieren en mensen, en zuurstofarme gebieden op de planeet, zijn voorbeelden van andere aardgasbronnen. Door zijn lichtere dichtheid kan gas uit de grond worden getrokken of langzaam op natuurlijke wijze in het milieu lekken.

Een van de eerste geregistreerde voorbeelden van het gebruik van aardgas werd gevonden door Franse ontdekkingsreizigers die inheemse Amerikanen ontdekten die gassen aanstaken die in 1626 uit het gebied rond Lake Erie sijpelden (bron).

Gas werd echter pas in de jaren 1800 gecommercialiseerd toen William Hart de eerste succesvolle gasput in New York groef om in 1821 de Fredonia Gas Light Company op te richten.

Het ontstaan van aardgas

Er zijn veel verschillende theorieën over de oorsprong van fossiele brandstoffen. Zoals eerder gezegd, kunnen ze ontstaan door de druk op organisch materiaal dat duizenden jaren onder de grond heeft gelegen.

Dit proces vindt plaats door de druk die op het organisch materiaal wordt uitgeoefend door zich ophopende lagen sediment en modder, samen met verhoogde temperaturen dichter bij de kern van de aarde (bron).

Een andere methode voor de vorming van aardgas is door middel van minuscule micro-organismen. Biogeen methaan wordt met deze methode geproduceerd. Methanogenen, dat zijn piepkleine methaanproducerende micro-organismen, breken organisch materiaal af. Methanogenen komen voor aan de oppervlakte van de aardatmosfeer, waar geen zuurstof is.

Deze organismen leven ook in de darmen van dieren. En helaas ontsnapt veel van het methaan dat bij dit proces wordt geproduceerd, rechtstreeks in de atmosfeer. Er worden echter nieuwe technologieën ontwikkeld om de gassen te oogsten en de milieu-effecten van het vrijkomen van methaan te verminderen.

Abiogene processen zijn een andere methode om aardgas te produceren. Dit proces omvat de beweging van op waterstof gebaseerde gassen en koolstofmoleculen. Zij staan in wisselwerking met andere mineralen die zich onder de grond bevinden en verplaatsen zich uiteindelijk naar de oppervlakte van de planeet, waarbij op soortgelijke wijze methaanafzettingen ontstaan als thermogeen methaan.

Het aardgas dat we gebruiken

Natuurgas werkt in veel huizen in de V.S., en bijna 50% van de huizen in Amerika gebruikt aardgas voor verwarming. Aangezien er over de hele wereld een overvloed aan gas is, is de perceptie van aardgas een positievere, kosteneffectievere en milieuvriendelijkere methode van energieproductie in vergelijking met andere fossiele brandstoffen zoals steenkool en olie (bron).

Gas is ook een belangrijk onderdeel van de industrie, omdat het wordt gebruikt bij de productie van kunststoffen, geneesmiddelen en antivries (bron). Gas wordt ook gebruikt om elektriciteit te produceren en wordt gezien als een schonere methode in vergelijking met kolengestookte centrales.

Nieuwe technologieën hebben het ook mogelijk gemaakt om met gas tegelijkertijd warmte en elektriciteit te produceren, waardoor gas optimaal wordt gebruikt en het milieu minder wordt belast.

Met de groeiende bevolking over de hele wereld komen er elke dag meer voertuigen op de weg. Gecomprimeerd aardgas (CNG) is een andere methode om voertuigen, met name zware vrachtwagens, en transportvoertuigen aan te drijven.

CNG geeft veel minder koolstofemissies vrij in vergelijking met benzine, en het belangrijkste nadeel is dat het niet hetzelfde niveau van energie produceert in vergelijking met gas.

Over de hele wereld neemt het gebruik van gas toe, en voorspellingen stellen dat als gevolg van de groei in China en Brazilië, het wereldwijde gasverbruik in de komende 25 jaar met 50% zal toenemen (bron).

De Verenigde Staten zijn echter nog steeds de grootste verbruikers van aardgas, op de voet gevolgd door Rusland en China (bron). Daarom is het veilig produceren van gas en het verminderen van de milieu-impact ervan van vitaal belang voor de duurzame groei van de gasindustrie.

Hoeveel weegt aardgas in vergelijking met lucht?

Natuurgas heeft een lagere dichtheid dan lucht. Het bestaat voornamelijk uit methaan, dat lichter is dan lucht (bron). Een dichtheidscalculator voor aardgas laat zien dat aardgas 0,712 kg/m³ weegt tegenover 1,204 kg/m³ lucht.

Natuurlijk gas kan worden afgekoeld tot ongeveer -260 graden Fahrenheit en worden omgezet in vloeibaar aardgas (LNG). LNG neemt in gasvormige toestand slechts 1/600 van het volume in. Daardoor kan het worden opgeslagen en vervoerd (bron).

Natuurgas vs. Methaan

Sommige mensen proberen misschien over aardgas en methaan te spreken als synoniemen, maar het zijn verschillende gassen. Aan de andere kant bestaat aardgas voornamelijk uit methaan, dus de verschillen zijn minuscuul.

Wat is methaan, en waarin verschilt het van “aardgas”?

Methaan (CH₄) maakt het grootste deel uit van de samenstelling van aardgas. Methaan komt vrij bij de afbraak van organisch materiaal (bron). Het is de meest voorkomende organische verbinding die op aarde voorkomt, en de overweging is dat het niet giftig is.

Dit feit zou verrassend kunnen zijn gezien de dodelijke slachtoffers die vallen door het inademen van gas. Maar die zijn eigenlijk eerder te wijten aan het gebrek aan zuurstof dan aan de giftigheid van het methaan zelf.

Methaan komt in twee vormen voor: organisch en thermogeen. Organisch methaan is afkomstig van bronnen zoals stortplaatsen en moerassen. Uit menselijke en dierlijke afvalproducten die fermenteren, komt ook organisch methaan vrij.

Thermogeen methaan wordt gevormd in de diepere ondergrond en produceert aardgas door warmte en druk. Kleinere afzettingen van methaan worden dichter bij de oppervlakte aangetroffen naast olie, terwijl diepere zuivere methaanreservoirs op grotere diepte voorkomen (bron).

Het staat ook bekend als een broeikasgas, omdat het de atmosfeer van de aarde opwarmt. Als het rechtstreeks in de atmosfeer vrijkomt, en niet wordt verbrand, is het veel schadelijker voor het milieu dan kooldioxide (bron).

Terwijl methaan een belangrijk deel uitmaakt van aardgas, bevat aardgas, zoals gezegd, ook andere componenten in zijn samenstelling. Aardgas ondergaat ook een proces om schadelijke alkanen te verwijderen voordat het in huishoudens en bedrijven aan het werk gaat. Het methaan in aardgas geeft het ook zijn drijvende kwaliteit.

Bronnen van methaan

Methaan komt uit verschillende bronnen in de atmosfeer.

De productie van elektriciteit en warmte

Methaan is misschien niet het belangrijkste broeikasgas bij de productie van elektriciteit, maar bij dit proces komt wel een aanzienlijke hoeveelheid methaan in de atmosfeer terecht. Het kan ook weglekken door defecte fabrieken en beschadigde pijpleidingen. Deze lekken, vooral wanneer ze niet snel worden gevonden en gestopt, kunnen uiterst schadelijk zijn voor het milieu.

In het algemeen bestaat het verwerkte aardgas dat aan huizen wordt geleverd bijna volledig uit methaan zonder andere giftige chemicaliën.

Arctisch landschap

Permafrost, grond die meer dan twee jaar is bevroren, is in het noordpoolgebied begonnen te ontdooien als gevolg van de stijgende temperaturen. Wanneer permafrost ontdooit, komt er door organisch materiaal kooldioxide en methaan vrij in de atmosfeer van de aarde (bron).

Vee

Methaan ontstaat en komt vrij via de veestapel. Door de groei van de wereldbevolking neemt de vraag naar vleesproducten voortdurend toe. Boeren voldoen aan deze vraag door steeds grotere kuddes dieren groot te brengen.

Deze dieren brengen methaan in de atmosfeer via hun uitwerpselen. Hoewel het idee van koeienwinderigheid vrij komisch klinkt, kan het negeren van de milieu-effecten niet plaatsvinden.

In de Verenigde Staten alleen al zijn landbouwhuisdieren zoals runderen, varkens, schapen en geiten de grootste producenten van methaanemissies (bron).

Mensen

Ons verlangen naar vlees is niet de enige die bijdraagt aan methaanuitstoot in het milieu. Door menselijke lichaamsfuncties komt ook methaan in de atmosfeer terecht. Organisch afval dat naar stortplaatsen wordt gestuurd, is samen met afvalwaterzuiveringsinstallaties verantwoordelijk voor de CH₄-uitstoot (bron).

Mensen veroorzaken ook het grootste deel van de uitstoot door ons toedoen, terwijl andere methaanuitstoot afkomstig is van natuurlijke bronnen. Er is een enorme piek in methaanuitstoot geweest sinds het jaar 1800, en wij hebben sindsdien meer dan een verdubbeling van het methaangehalte in de atmosfeer veroorzaakt (bron).

Eigenschappen van aardgas

Karakteristieken

Natuurlijk gas is kleurloos, reukloos, smaakloos, en vormloos. Het is gasvormig bij elke temperatuur boven -161 graden. Het is ook een fossiele brandstof.

Natuurlijk gas wordt gemeten met Britse thermische eenheden of Btu. Eén Btu is de hoeveelheid warmte die nodig is om de temperatuur van één pond water met één graad Fahrenheit te doen stijgen. Een kubieke voet gas is gelijk aan ongeveer 1032 Btu (bron).

Gewicht

Gewoonlijk gemeten naar volume, is kubieke voet de meeteenheid die gewoonlijk wordt gebruikt voor aardgas. Aardgas komt overeen met 8,003 pond per kubieke voet.

Vlambaarheid

Het is licht ontvlambaar, maar het heeft een laag ontvlambaarheidsbereik, wat aangeeft dat het veilig is voor huishoudelijk gebruik. De zelfontbrandingstemperatuur van aardgas is 1003 graden Fahrenheit (bron).

Geur

Zoals eerder vermeld is aardgas reukloos. Het kan wel gevaarlijk blijken, want gas kan dodelijk zijn. In 1937 veroorzaakte een gaslek een explosie in een school in New London, Texas. De ontploffing doodde bijna 300 studenten en leraren. Het bleek de katalysator te zijn voor het veranderen van de werking van de gasindustrie (bron).

Aan het aardgas is zwavel toegevoegd, waardoor het een beetje naar rotte eieren ruikt. De chemische stof mercaptan wordt gebruikt om het gas te odoriseren.

Als u gas ruikt in een ruimte, verwijder uzelf en anderen dan zo snel mogelijk uit de ruimte, zonder apparaten of lichten aan te doen, of iets dat een vonk kan veroorzaken. Zodra u buiten het bereik van het gas (bron) bent, moet onmiddellijk 911 worden gebeld.

Effect op het milieu

In dit artikel en in veel artikelen over aardgas wordt het vaak de schone fossiele brandstof genoemd vanwege de minimale uitstoot van kooldioxide (CO2). Deze titel is echter onterecht, gezien de schade die methaan aan het milieu kan toebrengen.

Methaan is ook een broeikasgas en hoewel het in vergelijking met kooldioxide een kortere levensduur in de atmosfeer heeft, kan het in 20 jaar tijd meer schade aan het milieu toebrengen dan CO2 (bron).

Het gebrek aan dichtheid van het gas verergert dit nog. Het gas kan opstijgen en warmte vasthouden in de bovenste atmosfeer. Methaan is 86 keer krachtiger dan kooldioxide in zijn effect op het milieu gedurende meer dan 20 jaar. Het kan warmte vasthouden die de opwarming van de aarde exponentieel versnelt (bron).

Hoewel het gemakkelijk is om te zeggen dat gas in de eerste plaats wordt verbrand, maken lekken helaas deel uit van het proces van verwerking en distributie van gas over landen en continenten (bron).

Uit studies is gebleken dat de geschatte hoeveelheid methaanemissies verkeerd is berekend en 60% hoger ligt dan aanvankelijk werd gedacht. Deze uitstoot is bijna even groot als de schade die kooldioxide op korte termijn aan het milieu toebrengt (bron).

Lekken kunnen op elk punt in het proces van aardgaswinning plaatsvinden, van lekken in de grond tot lekken in pijpen en opslagcontainers. Gaten, zoals die in een bedrijf in Houston in Louisiana, hebben stalen tankers die enorme hoeveelheden LNG in de lucht lekken, de vrees aangewakkerd dat ongecontroleerde branden kunnen worden gestart (bron).

In de Verenigde Staten zijn er ongeveer 500.000 aardgasputten, samen met 3 miljoen kilometer pijpleidingen. Deze laten een bijna oneindige hoeveelheid mogelijkheden van het lekken van aardgas in het milieu (bron).

Eindgedachten

De toekomst van gas in de Verenigde Staten is aan verandering onderhevig. Gas is altijd een belangrijk onderdeel geweest van het energiekader in het land en zal dat in de afzienbare toekomst blijven. Er is enige moeite gedaan om de gevolgen voor het milieu te minimaliseren, maar aardgas is verre van de “schone” fossiele brandstof zoals de media die afschilderen.

Over de vraag of gas lichter is dan lucht: Als je ooit wakker wordt in een kamer vol gas, ga dan op de grond liggen, bedek je mond met een natte doek en kruip je een weg uit de ruimte. Gas zal altijd hoger in de kamer geconcentreerd zijn, en hopelijk kan dat beetje kennis je leven redden.