Är naturgas tyngre än luft? (Källor, vikter, egenskaper)

Naturgas är en av de mest brandfarliga gaserna i världen (källa) och består till 90 % (eller mer) av metan. Den är luktfri och används i stor utsträckning över hela planeten och utgör nästan en femtedel av världens naturliga energikällor. Överraskande nog vet många människor inte mycket om naturgas, trots att den används dagligen.

Är naturgas tyngre än luft? Nej, naturgas är inte tyngre än luft, dess molekylvikt ligger mellan 16-18. Det är en kolväteblandning som huvudsakligen består av metan men innehåller andra komponenter som etan och propan samt små mängder kväve och koldioxid. Molekylvikten för torr luft uppskattas till strax under 29.

Du går in i din lägenhet och stannar upp. Du luktar på luften, och du känner lukten: gas. Någon har förmodligen lämnat spisen på, och din lägenhet luktar nu gas. Det är inte så farligt, så länge du kan vädra ut lägenheten snabbt. Denna situation är något som många människor kan ha gått igenom.

Det väcker också frågan: Vad finns det att veta om naturgas?

Vad består luft av?

Luft är den allmänna benämning som används för atmosfären omkring oss. Luft består huvudsakligen av kväve och syre (till 99 %), tillsammans med argon, koldioxid, neon, helium, krypton, väte och xenon som utgör resterande 1 % (källa).

Dessa gaser utgör också fem av de sex inerta gaserna i det periodiska systemet. Om du vill veta mer om dessa gaser kan du läsa: ”Vad är skillnaden mellan inerta och aktiva gaser?”.

Frasen ”lättare än luft” används ofta, men exakt hur tung är luft? Luftens tyngd mäts vanligtvis genom att titta på luftens densitet i ett föremål. Till exempel är en uppblåst ballong tyngre än en icke uppblåst ballong. På grund av lufttrycket i ballongen har luftens densitet ökat (källa).

Källor till naturgas

Naturgas finns i kolbottnar och i naturgas- och oljekällor. Inom USA är Texas och Pennsylvania de två största naturgasproducerande staterna i landet. På grund av den höga utvinningen av naturgas inom USA har nästan all gas som används i landet sitt ursprung inom de amerikanska gränserna (källa).

En hel del naturgaser och oljor har sitt ursprung i skifferbrytning. Skiffer är en sedimentär bergart som innehåller organiskt material som genererar olja och naturgas. Dessa ackumuleras med tiden och bearbetning kan ske för att få fram gas och olja.

En annan typ av naturgas kallas tight natural gas och har sitt ursprung i marken. Denna gas kommer dock från sandstens- och karbonatreservoarer. Huvuddelen av den naturgas som produceras i USA kommer från skiffer.

Naturgas som produceras från jorden

Naturgas finns i allmänhet djupt inne i jorden. Gasreservoarer ligger alltid i anslutning till oljekällor, och ju djupare källan är, desto större andel av den kommer att bestå av gas (källa).

Naturgas är icke förnybar energi som har vuxit fram i jordskorpan i miljontals år, och det är först under de senaste århundradena som människan har kunnat använda den på ett säkert sätt. När organiska lämningar sönderdelades och begravdes under lager av sten och jord skapade trycket på dem en process som förvandlade lämningarna till kolväten.

Ett skyddande lager av sten omger vanligtvis naturgasreservoarerna, särskilt ett ”lockrock” på toppen som håller gasen trycksatt och säker (källa).

Andra naturgaskällor

Gaser som finns i djurens och människans tarmar och syrefattiga områden på planeten är exempel på andra naturgaskällor. På grund av sin lättare densitet kan gasen dras upp ur marken eller långsamt läcka in i miljön på naturlig väg.

Ett av de första dokumenterade exemplen på användning av naturgas hittades av franska upptäcktsresande som upptäckte att infödda amerikaner antände gaser som sipprade ut ur området kring Eriesjön år 1626 (källa).

Gas började dock inte kommersialiseras förrän på 1800-talet när William Hart grävde den första framgångsrika gasbrunnen i New York för att bilda Fredonia Gas Light Company 1821.

Naturgasens uppkomst

Det finns många olika teorier om de fossila bränslenas ursprung. Som tidigare nämnts kan de uppstå från trycket på organiskt material som har legat begravt under jorden i tusentals år.

Denna process sker genom det tryck som läggs på det organiska materialet genom att lager av sediment och lera samlas ihop, tillsammans med ökade temperaturer närmare jordens kärna (källa).

En annan metod för bildning av naturgas är genom små mikroorganismer. Biogen metan produceras genom denna metod. Metanogener, som är små metanproducerande mikroorganismer, bryter ner organiskt material. Metanogener förekommer nära ytan av jordens atmosfär, där det inte finns något syre.

Dessa organismer lever också i djurens tarmar. Och tyvärr släpps en stor del av den metan som produceras genom denna process direkt ut i atmosfären. Ny teknik håller dock på att utvecklas för att skörda gaserna och minska miljöpåverkan från metanutsläpp.

Abiogena processer är en annan metod för naturgasproduktion. Denna process innebär att vätebaserade gaser och kolmolekyler förflyttas. De interagerar med andra mineraler som finns i underjorden och rör sig så småningom mot planetens yta och skapar på liknande sätt metanfyndigheter till termogen metan.

Naturgasen vi använder

Naturgasen fungerar i många hem i USA, och nästan 50 % av hemmen i Amerika använder naturgas för uppvärmning. Eftersom det finns en riklig tillgång på gas över hela världen är uppfattningen att naturgas är en mer positiv, kostnadseffektiv och miljövänlig metod för energiproduktion jämfört med andra fossila bränslen som kol och olja (källa).

Gas är också en viktig del av industrier eftersom den används vid tillverkning av plast, läkemedel och frostskyddsmedel (källa). Gas används också för att producera elektricitet och ses som en renare metod jämfört med kolkraftverk.

Ny teknik har också gjort det möjligt för gas att producera värme och el samtidigt, vilket innebär att gasen används optimalt och att miljöpåverkan minskar.

Med en växande befolkning över hela världen kommer fler fordon ut på vägarna varje dag. Komprimerad naturgas (CNG) är en annan metod för att driva fordon, särskilt tunga lastbilar, och transportfordon.

CNG släpper ut betydligt färre koldioxidutsläpp jämfört med bensin, och den främsta nackdelen är att den inte producerar samma energinivå jämfört med gas.

I hela världen ökar användningen av gas, och enligt prognoser kommer den globala gasförbrukningen på grund av tillväxten i Kina och Brasilien att öka med 50 % under de kommande 25 åren (källa).

Det är dock fortfarande USA som är den främsta konsumenten av naturgas, tätt följt av Ryssland och Kina (källa). Att producera gas på ett säkert sätt och minska dess miljöpåverkan är därför avgörande för en hållbar tillväxt inom gasindustrin.

Hur mycket väger naturgas jämfört med luft?

Naturgas har en lägre densitet än luft. Den består främst av metan, som är lättare än luft (källa). En densitetsberäknare för naturgas visar att naturgas väger 0,712 kg/m³ (0,04457 lb/ft³) jämfört med 1,204 kg/m³ (0,07516 lb/ft³) för luft.

Naturgas kan kylas till cirka -260 grader Fahrenheit och omvandlas till flytande naturgas (LNG). LNG tar bara upp 1/600 av volymen i gasform. Detta gör att den kan lagras och transporteras (källa).

Naturgas vs. metan

En del människor kan försöka tala om naturgas och metan som synonymer, men det är olika gaser. Å andra sidan består naturgas främst av metan, så skillnaderna är minimala.

Vad är metan och hur skiljer det sig från ”naturgas”?

Metan (CH₄) utgör det mesta av sammansättningen i naturgas. Metan frigörs när organiskt material bryts ned (källa). Det är den mest förekommande organiska förening som finns på jorden, och övervägandet är att den inte är giftig.

Detta faktum kan vara överraskande med tanke på de dödsfall som inträffar på grund av inandning av gas. Men dessa beror faktiskt på syrebrist snarare än giftighet i själva metanet.

Metan förekommer i två former: organiskt och termogent. Organisk metan har sitt ursprung i källor som deponier och kärr. Mänskliga och animaliska avfallsprodukter som jäser släpper också ut organisk metan.

Thermogen metan bildas i det djupare underjorden och producerar naturgas genom värme och tryck. Mindre fyndigheter av metan finns närmare ytan tillsammans med olja, medan djupare rena metanreservoarer förekommer på större djup (källa).

Det är också känt som en växthusgas, eftersom den värmer upp jordens atmosfär. Om den släpps ut direkt i atmosfären, och inte förbränns, är den mycket skadligare för miljön jämfört med koldioxid (källa).

Som tidigare nämnts utgör metan en betydande del av naturgasen, men naturgasen innehåller även andra komponenter i sin sammansättning. Naturgasen genomgår också en process för att avlägsna skadliga alkaner innan den används i hushåll och företag. Metanet i naturgasen ger den också dess flytkänsla.

Källor till metan

Metan kommer in i atmosfären från en mängd olika källor.

El- och värmeproduktion

Metan är kanske inte det betydande utsläppet av växthusgaser vid skapandet av el, men en betydande mängd metan släpps ut i atmosfären från denna process. Det kan också läcka ut genom felaktiga fabriker och skadade rörledningar. Dessa läckor, särskilt om de inte upptäcks och stoppas snabbt, kan vara extremt skadliga för miljön.

I allmänhet består den bearbetade naturgas som levereras till hushållen nästan uteslutande av metan utan andra giftiga kemikalier.

Arktiskt landskap

Permafrost, jord som varit frusen i mer än två år, har börjat tina upp i Arktis på grund av stigande temperaturer. När permafrosten tinar upp släpper organiskt material ut koldioxid och metan i jordens atmosfär (källa).

Djurhållning

Metan uppstår och släpps ut via djurhållning. I takt med att jordens befolkning växer ökar önskan om köttprodukter ständigt. Jordbrukarna tillgodoser denna efterfrågan genom att föda upp allt större djurbesättningar.

Dessa djur släpper ut metan i atmosfären genom sin avföring. Även om idén om kos flatulens låter ganska komisk kan man inte bortse från miljöeffekterna.

Enbart i USA är husdjur som nötkreatur, svin, får och getter de största producenterna av metanutsläpp (källa).

Människor

Vår önskan om kött är inte den enda som bidrar till metanutsläpp i miljön. Människans kroppsfunktioner släpper också ut metan i atmosfären. Organiskt avfall som skickas till deponier, tillsammans med avloppsreningsverk, är båda ansvariga för CH₄-utsläppen (källa).

Människor orsakar också huvuddelen av utsläppen genom våra handlingar, medan andra metanutsläpp kommer från naturliga källor. Det har skett en massiv ökning av metanutsläppen sedan år 1800, och vi har orsakat mer än en fördubbling av de atmosfäriska metannivåerna sedan dess (källa).

Egenskaper hos naturgas

Kännetecken

Naturgas är färglös, luktfri, smaklös och formlös. Den är gasformig vid alla temperaturer över -161 grader. Det är också ett fossilt bränsle.

Naturgas mäts med British thermal units eller Btu. En Btu är den mängd värme som behövs för att öka temperaturen på ett pund vatten med en grad Fahrenheit. En kubikfot gas motsvarar ungefär 1032 Btu (källa).

Vikt

Uppfostran mäts i volym, kubikfot är den måttenhet som vanligen används för naturgas. Naturgas motsvarar 8,003 pund per kubikfot.

Brännbarhet

Den är lättantändlig, men har ett lågt brännbarhetsområde, vilket indikerar att den är säker för hushållsbruk. Självantändningstemperaturen för naturgas är 1003 grader Fahrenheit (källa).

Rökande

Som tidigare nämnts är naturgas luktfri. Den kan visa sig vara farlig eftersom gasen kan vara dödlig. År 1937 orsakade en gasläcka en explosion i en skola i New London, Texas. Explosionen dödade nästan 300 elever och lärare. Det visade sig vara katalysatorn för att förändra gasindustrins funktionssätt (källa).

Naturgasen har tillsatts svavel, vilket gör att den luktar lite som ruttna ägg. Den kemiska produkten merkaptan används för att ge gasen lukt.

Om du känner gaslukt i ett område, förflytta dig själv och andra från utrymmet så snabbt som möjligt, utan att tända några apparater eller lampor, eller något som kan skapa en gnista. Ett samtal till 911 bör omedelbart ske, så snart du är utom räckhåll för gasen (källan).

Effekt på miljön

I den här artikeln och i många artiklar om naturgas har den ofta kallats det rena fossila bränslet på grund av de minimala utsläppen av koldioxid (CO2). Denna titel är dock orättvis på grund av den skada som metan kan göra på miljön.

Metan är också en växthusgas och även om den har en kortare livslängd i atmosfären jämfört med koldioxid kan den orsaka mer skada på miljön under 20 år jämfört med koldioxid (källa).

Gasernas bristande densitet förvärrar den. Gasen kan stiga upp och fånga upp värme i den övre atmosfären. Metan är 86 gånger mer potent än koldioxid i sin effekt på miljön under mer än 20 år. Den kan fånga in värme som påskyndar den globala uppvärmningen i exponentiell takt (källa).

Samtidigt som det är lätt att säga att gas i första hand förbränns, är läckor tyvärr en del av processen att bearbeta och distribuera gas över länder och kontinenter (källa).

Studier har visat att den uppskattade mängden metanutsläpp har räknats fel och är 60 % högre än vad man ursprungligen trodde. Dessa utsläpp är nästan lika stora som koldioxidens skador på miljön på kort sikt (källa).

Läckor kan ske när som helst under processen för utvinning av naturgas, från läckor i marken till läckor i rör och lagringsbehållare. Hål, som det i ett företag i Houston i Louisiana, har ståltankbilar som läcker enorma mängder LNG ut i luften, vilket har väckt farhågor om att okontrollerade bränder kan startas (källa).

I USA finns det cirka 500 000 naturgasbrunnar, tillsammans med 3 miljoner kilometer rör. Dessa lämnar en nästan oändlig mängd möjligheter att läcka naturgas till miljön (källa).

Sluttliga tankar

Framtiden för gas i USA har förändrats. Gasen har alltid varit en betydande del av landets energiramverk och kommer att fortsätta att vara en del av det under överskådlig framtid. Vissa ansträngningar har gjorts för att minimera miljöpåverkan, men naturgas är långt ifrån det ”rena” fossila bränsle som media framställer det.

Vad gäller frågan om att gas är lättare än luft: Om du någonsin vaknar upp i ett rum fullt av gas, lägg dig på golvet, täck munnen med en våt trasa och kryp ut ur området. Gasen kommer alltid att vara koncentrerad högre upp i rummet, och förhoppningsvis kan den kunskapen kanske rädda ditt liv.