Fossile Energieträger. Teil II. Gashydrate & Kohle

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1 Fossile Energieträger Teil II Gashydrate & Kohle Die folgenden Folien dienen nur zum Zwecke der Lehre

2 Ölpreisentwicklung

3 Ölpreisentwicklung

4 Gashydrate Eisähnliche, brennbare Verbindungen aus Wasser und Gas (vorrangig Methan, CH 4 ) Hohe Energiedichte (aus 1 m³ Methanhydrat lassen sich bei der Zersetzung bis zu 164 m³ Methan gewinnen) potentielle Energiequelle Einfluss auf Festigkeit und Stabilität des Meeresbodens (submarine Rutschungen) Quelle: IfM-GEOMAR

5 GEOTECHNOLOGIEN geowissenschaftliches Forschungs- und Entwicklungsprogramm

6 Gashydrate Störenfried oder Hoffnungsträger? Quelle: IfM-GEOMAR

7 Gashydrate - Klimawirksamkeit Freisetzung von marinen Hydratvorräten (Methan Treibhausgas) hat Einfluss auf das globale Klima und den Kohlenstoffkreislauf Bei Gashydratfreisetzung Methanoxidationsreaktion: CH 4 + 2O 2 2H 2 O + CO 2 brennbar

8 Gashydratstruktur Käfigverbindungen oder Clathrate 3 Quadrate, 6 Pentagone, 3 Hexagone

9 Gashydratstruktur

10 Gashydrate Methanquellen mikrobieller Abbau organischen Materials C 6 H 12 O 6 3CO 2 + 3CH 4 bakterielle Kohlenstoffdioxid-Reduktion unter anoxischen Bedingungen (Methanobakterium): CO 2 + 4H 2 CH 4 + 2H 2 O ohne Mikroorganismen u.z. thermokatalytisch im Zusammenhang mit Erdöllagerstätten

11 Mikrobieller Abbau organischen Materials Anoxische Methangärung (Sümpfe, Reisfelder, Böden, Kuhmägen, Termitendärmen) CO 2 + 4H 2 CH 4 + 2H 2 O

12 Stabilität von Methanhydraten

13 Stabilität von Methanhydraten Entstehung unter hohem Druck und niedrigen Temperaturen in marinen Sedimenten oder in Permafrostböden an Land

14 Stabilität von Methanhydraten

15 Stabilität von Methanhydraten marin terrestrisch

16 Hydratrücken der Cascadia Subduktionszone, Oregon Cold seeps Freies Gas dringt sowohl schichtparallel in die Sedimente und bildet dort Gashydrate, als auch in die Wassersäule. Die hohe Verfügbarkeit von Methan führt bei Anwesenheit von Sulfat zur anaeroben Methanoxidation, umgesetzt durch ein Konsortium von Archaen und sufatreduzierenden Bakterien Bildung von Schwefelwasserstoff Besiedlung chemosynthetisch lebender Muscheln

17 Das Methan auf seinem Weg nach oben Oxidation von Methan mit Sulfat

18 Prozesse der Methanhydratbildung

19 Gefüge von Methanhydraten

20 Gashydratkarbonat oder Clathrit Clathrite: fossile Belege für Gashydrate (Gashydratbekzie) Clathrit mit zweilagigem Aufbau. B: Mg-calcitisch zementierte Klastenlage. C: botryoidalen Aragonitlage. im ursprünglichen Gashydratmilieu entstanden Zerstörung des ursprünglichen Sedimentgefüges

21 Gashydrate Vorkommen im marinen Bereich: an passiven und aktiven Kontinentalrändern und in Randmeeren Grün: Vorkommen in den nördlichen Permafrostgebieten Rot: mithilfe geophysikalischer Methoden identifizierte Vorkommen Blau: durch direkte Beprobung nachgewiesen Verteilung mariner und terrestrischer Gashydratvorkommen Detektionsmethoden: Chlorid-Anomalien im Porenwasser, BSRs, Pockmarks, freie Gasaustritte

22 Gashydrate - Temperatur- und Druckbedingungen, seismisches Verhalten Quelle: Research Center Ocean Margins, Bremen

23 Methanhydrate in Permafrostböden Methanlager im Permafrostboden und die Hydrate in flachen Schelfmeerbereichen: besonders sensibel, da aufgrund des geringen Drucks schon kleinste Temperaturerhöhungen große Mengen von Methanhydrat oder Methan freisetzen könnten.

24 Rückkoppelungseffekte Methanfreisetzung aus Gashydraten und Glazial-Interglazial-Schwankungen Kontinentale Permafrosthydrate Temperaturanstieg - Temperatursensibilität Positive Rückkoppelung Ozeanische Gashydrate Druckanstieg - Meerespiegelanstieg Negative Rückkoppelung

25 Einfluß auf submarine Hangstabilität Storegga-Rutschung (rot); vor etwa 9000 Jahren Gashydratfreisetzung am oberen Kontinentalrand im Zuge einer Druckverminderung durch Meeresspiegelabsenkung. Meeresspiegel vor Jahren während der letzten Vereisung global etwa 120 m tiefer als heute

26 Globale 12 C-Anomalie vor 55 Mio. Jahren Kohlenstoffisotopenveränderung über die Paläozän/Eozän-Grenze vor 55.5 Mio Jahre in verschiedenen Ozeanbereichen Aufgrund der unterschiedlichen Sedimentationsraten erhält die Exkursion unterschiedliche Formen

27 Methanhydrate - Klimawirksamkeit Volumenausdehnung bei Gashydratzersetzung

28 Prospektionsmethoden Fächerecholot: fächerförmige Ausstrahlung der Ultraschallstrahlen Methangasblasen bzw. deren Reflexionssignale können detektiert werden

29 Prospektionsmethoden Mehrkanalseismik: Airguns erzeugen Schallwellen Messung mittels Bodenseismometer oder Steamerkette Mit Methansensor Methankonzentration direkt im Meer messbar

30 Prospektionsmethoden Blick auf die Steamerketten von oben

31 Abbau Methanhydrate

32 Erste Schritte zum Abbau der Methanhydrate Spülung mit Wasser Druckentlastung CO 2 -Injektion

33 Ignik Sikumi Gas Hydrate Field Trial ( ) Austausch der Methanhydrate durch CO 2

34 Forschungsschiff Chikyu

35 Japanisches Methangasprogramm Feldversuch im Nankai Trog 2013 Freisetzung der Methanhydrate durch Druckentlastung

36 Zukunfstvisionen

37 Bohr- und Zapfstellen, Verteilerstationen, Pumpen & Kompressoren

38 UVs: Automatic underwater vehicles

39 erste Module werden auf Haltbarkeit getestet

40 Movies: Methanhydrate,

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