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. In Brennstoffzellen lässt sich aus gasförmigen Kohlenwasserstoffen auch elektrische Energie gewinnen. 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.


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

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
- im Meer als Methanhydrat
- in Kohlebergwerken

Produktion von Methan und Kohlendioxid durch Rinderzucht.

"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.

In 400 bis 1000 Meter Tiefe kommt Methan auch 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. 
Es gibt Spekulationen, dass plötzliche Methan-Eruptionen bereits zum Untergang von Schiffen geführt haben sollen. Vor ca. 55 Millionen Jahren soll ein riesiger Methanausbruch eine der wärmsten Epochen der neuzeitlichen Erdgeschichte ausgelöst haben. Methan verstärkt den Treibhauseffekt.

Methanhydrat (3-sat)

Vor der Verwendung von Erdgas wurde Methan vor allem durch Kohlevergasung gewonnen ("Stadtgas"): 
Beim Erhitzen von Kohle unter Luftabschluss entstehen H2, CO, CO2, CH4 und N2
Daraus läßt sich unter geeigneten Bedingungen auch weiteres CH4 herstellen: 
 
... CO2 + ... H2  => ... CH4 + ... H2

Aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff kann Methan hergestellt werden: 
 
... CO + ... H2 => ... CH4 + ... H2O

Methan aus anaeroben Vorgängen und Verluste beim Umgang mit Erdgas tragen zu 50% zum Treibhauseffekt bei.


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

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).
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 links: Der Standard, Wien 23. 9. 2006)


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, es gibt mehr Tankstellen die Flüssiggas anbieten als Erdgas-Tankstellen und es  verdoppelt sich die Reichweite des Autos.
Nachteile: Der zusätzliche Tank vermindert das Kofferraumvolumen und man darf mit solchen Autos nicht in jeder Tiefgarage parken.

Ethen ("Ethylen")
C2H4

Ethylen, ein brennbares Gas ist ein Pflanzenhormon, das zum künstlichen Reifen von grün geernteten Bananen, Orangen und Zitronen verwendet wird. Wenn während der Lagerung der Früchte das Ethen 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 (unvollständige Verbrennung). Ungesättigte Verbindungen (mit Doppel- bzw. Dreifachbindungen) verbrennen mit stark rußender Flamme. 

Ethin ist ein brennbares Gas, das früher aus Calziumcarbid (CaC2) und Wasser hergestellt wurde. Es wurde in Carbidlampen verbrannt und diente Bergleuten zur Beleuchtung. 
 
... CaC2 + ... H2O => ... C2H2 + ... Ca(OH)2
... C2H2 + ... O2 => ... CO2 + ... H2O

(Da das Gas bei der Carbidlampe mit hoher Geschwindigkeit durch eine enge Düse ausströmt, vermischt es sich gut mit Luft und verbrennt ohne Ruß.)


Heute wird Ethin vor allem aus Methan hergestellt: 

Zersetzung von Methan im Lichtbogen: 
 
... CH4 => ... C2H2 + ... H2
Verbrennung von Methan mit Unterschuss von Sauerstoff: 
... CH4 + ... O2 => ... C2H2 + ... H2O

Ethin wird heute noch in Schneid- und Schweißbrennern verwendet. Wenn es mit reinem Sauerstoff verbrennt, werden Temperaturen bis 2800°C erreicht.


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