Gasförmige Kohlenwasserstoffe
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©stu2007/10/11 (last update)

Erdgas

Hauptbestandteil von Erdgas ist Methan, Nebenbestandteile können Ethan, Propan, Butan sein. Erdgas wird hauptsächlich zur Energiegewinnung verbrannt, es lassen sich daraus auch Wasserstoff, Benzin, Alkohole, Kunststoffe und viele andere Stoffe herstellen. Neuerdings wird Methan auch als Treibstoff für PKW und Busse verwendet ("CNG" = Compressed Natural Gas). Zum Transport auf Schiffen wird es verflüssigt (Liquid Natural Gas), dazu braucht man Temperaturen von unter -200 Grad Celsius.

Die Vorräte an Erdgas sind größer als die Erdölvorräte. Bei der Verbrennung von Erdgas entstehen weniger schädliche Stoffe, als bei der Verbrennung von Erdölprodukten. Das liegt unter anderem am geringeren Schwefelgehalt von Erdgas und auch daran, dass sich Erdgas bei der Verbrennung besser mit Luft mischen lässt.


Erdgas-Autos: In Autobussen städtischer Verkehrsbetriebe wird Ergas schon länger als Treibstoff verwendet. Einige Autofirmen (z. B. Volvo) bieten seit einigen Jahren "Bifuel"- Autos an. Diese haben neben einem Erdgas-Tank einen kleineren Benzin-Tank (15 Liter) um notfalls mit Benzin zur nächsten Erdgastankstelle zu gelangen. Mittlerweile laufen in Italien einige hunderttausend PKWs mit Ergasantrieb (vor allem Fiat), auch in der BRD nimmt die Zahl der Erdgas-PKW zu (Opel Zafira). Der im Vergleich zu Benzin günstigere Preis von Erdgas kommt dadurch zustande, dass der Staat für Erdgas weniger Steuern kassiert, als für andere Treibstoffe.

Methan
Methan/Luft-Gemische von 5 bis 15% (Methan) sind explosiv.

Methan trägt ca. 15% zum Treibhauseffekt bei (Erwärmung der Atmosphäre).

Methan kommt nicht nur im Erdgas vor, sondern entsteht auch als Stoffwechselprodukt anaerober* Lebensvorgänge:
 

*anaerob: unter Ausschluss von Sauerstoff

- im Faulturm von Kläranlagen 
- im Verdauungstrakt von Rindern (pro Tag 200 bis 300 Liter Methan/Kohlendioxid) 
- in Mülldeponien 
- durch Termiten 
- in Sümpfen 
- in Reisfeldern 
- in Futter-Silos 
- als Methanhydrat in den Ozeanen 
- in Kohlebergwerken

"Biogas"
Aus landwirtschaftlichen Abfällen und Ausscheidungen von Tieren (Gülle, Mist) lässt sich mit Hilfe von Bakterien ein Gemisch von Gasen gewinnen. Dieses Biogas besteht zu 40 bis 75% aus CH4 (Methan) und im übrigen hauptsächlich aus CO2 (Kohlendioxid), es kann zur Energiegewinnung (Kochen, Heizen, Stromerzeugung, etc.) verwendet werden. Das "ausgefaulte" Material kann als Dünger verwendet werden.

Auch in 400 bis 1000 Meter Tiefe kommt Methan als "Methanhydrat" in den Ozeanen vor. Unter dem hohen Druck des Wassers bildet sich dort aus Methan und Wasser eine Art von festem "Methan-Eis". Diese riesigen Methan-Vorkommen können vielleicht in naher Zukunft erschlossen werden. Es ist allerdings sehr gefährlich, solche Vorkommen zu fördern, da ein Schiff über dem "Methan-Eis" durch möglich aufsteigende Gasblasen sofort untergehen würde.
Durch Erwärmung des Meerwassers kann es zu plötzlichen Methan-Eruptionen in den Ozeanen kommen, die Riesenwellen und Überschwemmungen auslösen können.

Ethan, Propan, Butan
Propan/Luft-Gemische sind  zwischen 2 und 9% explosiv,
Butan-Luft-Gemische zwischen 1,5 und 8,5%.

Ethan, Propan und Butan werden als Nebenbestandteile von Erdgas hauptsächlich zur Energiegewinnung verbrannt. Propan und Butan werden auch als "Flüssiggas" (unter Druck verflüssigt) zu Heizzwecken, in Gas-Feuerzeugen, im Labor und als Campinggas verwendet.
Für Wintercamping ist allerdings Propan eher geeignet als Butan (Siedepunkt -0,5°C).
Flüssiggas kann auch als Treibstoff für Fahrzeuge verwendet werden.

(Zeitungsartikel rechts: Der Standard, Wien 23. 9. 2006)
 

Neuerdings werden Propan und Butan, sowie Gemische aus beiden Gasen auch als Treibgas in Spraydosen und als Kühlflüssigkeit in Klima- und Kühlgeräten verwendet. Früher verwendete man die giftigen Fluor-Chlor-KWSt. (FCKW), die mittlerweile mit Rücksicht auf die Ozonschicht weitgehend verboten sind. 
Seither sind Spraydosen nicht mehr giftig und umweltschädlich, sondern brennbar und umweltschädlich (Kohlenwasserstoffe fördern den Treibhauseffekt und führen zur Bildung von bodennahem Ozon).

Flüssiggas als Treibstoff für Benzin-Autos

Schon seit einigen Jahrzehnten werden Benzin-Autos auch mit "Flüssiggas" betrieben. Benzin-PKW lassen sich mit einer Flüssiggas-Anlage nachrüsten. Dabei wird ein zusätzlicher Gas-Tank eingebaut und das Auto kann wahlweise mit Benzin oder Flüssiggas betrieben werden. Flüssiggas ist billiger, umweltfreundlicher und es gibt mehr Flüssiggas-Tankstellen als Erdgas-Tankstellen. Wenn man beide Tanks voll hat, verdoppelt sich die Reichweite des Autos.
Nachteile: Der zusätzliche Tank vermindert das Kofferraumvolumen und man darf mit solchen Autos nicht in jeder Tiefgarage parken.

Vollständige und unvollständige Verbrennung:

Luftzufuhrgeöffnet, gute Durchmischung des Gases mit Luft: blaue, heiße Flamme
Kohlenstoff verbrennt zu CO2 .

 
 
 

Luftzufuhr beim Brenner geschlossen: gelbe, rußende, kühlere Flamme
Kohlenstoff, der keinen Sauerstoff abbekommt bleibt als Ruß übrig.

Das unter Druck verflüssigte Gas hat eine grössere Dichte und befindet sich am Boden der Kartusche, darüber befindet sich gasförmiges Butan, das oben ausströmt.
Kippt man den Brenner, dann fließt flüssiges Gas aus der Öffnung und zu einer vollständigen Verbrennung fehlt der Sauerstoff.

Sicherer Umgang mit Flüssiggas:
- Flüssiggas bildet mit Luft selbstentzündliche, explosive Gemische
- Flüssiggasbehälter dürfen nicht im Keller gelagert werden
- Flüssiggas-Autos dürfen nicht in Tiefgaragen
- Spraydosen dürfen nicht über 50° C erhitzt werden (nicht ins Handschuhfach eines PKW)

Ethen ("Ethylen")
C2H4

Ethylen - ein brennbares Gas -  ist ein Pflanzenhormon, das zum künstlichen Reifen von grün geernteten Bananen, Orangen und Zitronen verwendet wird.
Wenn das Ethen während der Lagerung von Früchten ständig entfernt wird, kann die Reifung verhindert werden. 
Gewonnen wird es aus Erdgas und durch Cracken von Erdöl: Beim Cracken werden aus größeren Molekülen in Gegenwart eines Katalysators kleinere Moleküle. So lässt sich die Ausbeute an Benzin aus dem Erdöl in der Raffinerie erhöhen und als Nebenprodukt fallen Gase an. 
+
Ethen ist Ausgangsstoff für die Herstellung vieler Chemikalien, ca. 50% des Ethen wird zur Herstellung von "Polyethylen" verwendet.

Ethin ("Acetylen")
C2H2

Ethin verbrennt mit gelber Flamme unter starker Rußentwicklung. Ungesättigte Verbindungen (mit Doppel- bzw. Dreifachbindungen) verbrennen mit stark rußender Flamme. 

Ethin wird zum Schneiden und Schweißen verwendet, wenn es mit reinem Sauerstoff verbrennt, werden Temperaturen bis 2800°C erreicht.


Früher wurde Ethin aus Calziumcarbid (CaC2) und Wasser hergestellt. Es wurde in Carbidlampen verbrannt und diente Bergleuten zur Beleuchtung. 
 
... CaC2 + ... H2O => ... C2H2 + ... Ca(OH)2
... C2H2 + ... O2 => ... CO2 + ... H2O

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