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Nach der Förderung hat man das nächste Problem, denn
Schweröl und Bitumen lassen sich weder durch eine Pipeline
pumpen noch in einer normalen Raffinerie verarbeiten. Immer-
hin ist es möglich, die zähe Masse mit Naphta oder Gaskondensat
zu verdünnen und dann durch eine Pipeline zu schicken. Die
Verdünnung wird am anderen Ende abdestilliert und durch eine
zweite Pipeline zurückgeschickt.
Der nächste Schritt ist die Aufwertung zu synthetischem
Rohöl (
synthetic crude oil
) durch Cracken der großen Moleküle,
was bei Bitumen noch deutlich aufwendiger ist als bei Schweröl
und sehr viel Energie verbraucht. Es gibt zwei mögliche Wege.
Beim Verkoken wird nur ein Teil zu kleineren Kohlenwasser-
stoffmolekülen gecrackt, während eine feste Substanz übrig
bleibt, Petrolkoks. Dieser besteht fast nur aus Kohlenstoff und hat
in diesem Fall einen hohen Schwefelgehalt. Die andere Möglich-
keit ist das thermische Cracken bei Anwesenheit von Wasser-
stoff. Das ist aufwendiger, dafür ist die Ausbeute an flüssigen
Kohlenwasserstoffen wesentlich höher. Der Wasserstoff wird
vorher aus Methan produziert. Das schwefelreiche synthetische
Öl muss noch entschwefelt werden, dabei fallen enorme Mengen
an elementarem Schwefel an - mehr als sich verkaufen ließe.
Immerhin hat man nun ein synthetisches Rohöl, das mit den
hochwertigsten Rohölen mithalten kann. Der Abbau der kanadi-
schen Teersande und die Aufwertung sind nicht gerade umwelt-
freundlich, zugleich aber auch ziemlich teuer. Die laufenden
Kosten betragen etwa 70 $ pro Barrel, es lohnt sich also nur, wenn
der Ölpreis sehr hoch ist.
Abb. 6.34
Brennendes Methanhydrat. © J. Pinkston und L. Stern,
USGS.
6.10
Methanhydrate
um die alleroberste Sedimentschicht, aber mit zunehmender
Wassertiefe wird auch die Stabilitätszone mächtiger, bei 2000 m
sind es mehrere Hundert Meter (abhängig vom geothermischen
Gradienten). Entsprechend sind große Mengen an Methan-
hydraten in den tiefen Bereichen der in die Tiefsee abfallenden
Kontinentalhänge enthalten, aber natürlich nur dort, wo das not-
wendige Methan hinzukommt. Sie befinden sich vor allem in
Gesteinsporen, etwa in unverfestigtem Sand, aber auch in Rissen
(Cook et a. 2008). In den Polarregionen bilden sich Methan-
hydrate auch bei flachem Wasser und auf Kontinenten, im Per-
mafrost in einer 300-500 m mächtigen Zone, die vom unteren
Teil des gefrorenen Bodens bis in die Sedimente reicht. Größere
Vorkommen gibt es vor allem in Nordsibirien, Nordkanada und
Nordalaska. 99 % aller Methanhydrate dürften sich aber an den
Kontinentalhängen befinden. Dabei handelt es sich um enorme
Mengen - die Schätzungen variieren um mehrere Größenord-
nungen, es dürfte hier aber weitaus mehr Kohlenstoff gebunden
sein als in Kohle, Öl und Gas zusammen. Allerdings ist nur ein
winziger Teil potenziell förderbar. Die Kohlenstoffisotope zeigen,
dass es sich fast immer um biogenes Methan handelt, freigesetzt
von anoxischen methanogenen Mikroorganismen, die im Sedi-
ment leben (Kvenvolden 1995). Manchmal haben wir es statt-
dessen mit aus der Tiefe aufsteigendem Erdgas beziehungsweise
einer Mischung zu tun.
Schon seit einiger Zeit werden Methanhydrate als potenziel-
le Energiequelle diskutiert und mehrere Länder haben probe-
weise den Abbau versucht. Dieser ist aber selbst bei den konti-
nentalen Vorkommen aufwendig (Ruppel 2011) und derzeit
Brennbares Eis (
.
Abb. 6.34
), das klingt verrückt, aber nichts
anderes ist Methanhydrat. Es handelt sich um eine feste, nur
bei kühler Temperatur und erhöhtem Druck stabile Substanz
aus Wasser und Methan, die etwa die Zusammensetzung
CH
4
·5,75 H
2
O hat. Bekanntlich hat Eis eine geringere Dichte als
Wasser, was daran liegt, dass Wassermoleküle Dipole sind, die im
Eis zu einem sehr weitmaschigen Kristallgitter angeordnet wer-
den, welches durch Wasserstoffbrückenbindungen zusammen-
gehalten wird. In die großen »Käfige« dazwischen passt ein
Methanmolekül, das nicht mit Bindungen an der Struktur be-
teiligt ist (Sloan & Koh 2007). Bei solchen Strukturen spricht man
auch von Clathraten, was man als »im Käfig gefangen« übersetz-
ten kann. Andere Gase können ebenfalls Clathrate bilden, so gibt
es auch Gashydrate mit Ethan, Propan, Kohlendioxid oder Stick-
stoff. Drei unterschiedliche Strukturen mit verschieden großen
Käfigen sind bekannt (I, II und H). In der Natur vorkommende
Gashydrate enthalten in der Regel fast ausschließlich Methan,
bei einem kubischen Kristallgitter (Struktur I). Taut man einen
Kubikmeter Methanhydrat auf, erhält man 164 m
3
gasförmiges
Methan und 0,8 m
3
Wasser.
Die Stabilitätsbedingungen von Methanhydrat (
.
Abb. 6.35
)
sind in den Sedimenten von Ozeanen weltweit gegeben, wenn die
Wassersäule darüber mindestens 300-500 m (je nach Tempera-
tur) beträgt. Nach unten ist die Stabilitätszone durch die steigen-
de Temperatur begrenzt. Bei 500 m Wassertiefe geht es daher nur
