27.09.2004 · Wie Untersuchungen amerikanischer Forscher belegt haben, könnten in der unteren Erdkruste riesige Mengen an Erdgas schlummern.
Von Horst RademacherEine umstrittene Hypothese zur Entstehung von Kohlenwasserstoffen hat durch die Ergebnisse von Versuchen in einem Hochdrucklabor neuen Auftrieb erhalten. Danach stammt ein großer Teil des Erdgases nicht aus dem Zerfall abgestorbener organischer Materie, sondern könnte sich "abiotisch" bei der chemischen Umwandlung herkömmlicher Gesteine unter großem Druck und bei hoher Temperatur in der tiefen Erdkruste gebildet haben. Einer amerikanischen Forschergruppe ist es jetzt gelungen, unter Laborbedingungen Methan aus Eisenoxyd, Kalkspat und Wasser zu erzeugen.
Erdöl und Erdgas entstehen, so die verbreitete Meinung, beim Zerfall unlöslicher organischer Materie, des sogenannten Kerogen. Diese Reste pflanzlichen und tierischen Lebens lagern sich auf dem Boden tropischer Flachmeere häufig zusammen mit kalziumhaltigen Schalen von Meerestieren ab. Kommt es beispielsweise aufgrund tektonischer Bewegungen anschließend zur Senkung des Meeresbodens, werden die organischen Reste von immer neuen Sedimentschichten bedeckt. Das Gewicht dieser Sedimente erhöht den Druck auf das Kerogen. Dabei nimmt gleichzeitig die Umgebungstemperatur zu. In einer Tiefe von zwei bis drei Kilometern und bei einer Temperatur zwischen 70 und 100 Grad beginnen einzelne Kohlenstoffbindungen im Kerogen zu zerfallen. Die Entstehung von Erdgas und Rohöl setzt ein. Auf ähnliche Weise entsteht das Grubengas Methan bei der Bildung von Steinkohle in Kohleflözen.
Methan aus dem Dampfkochtopf
Eine kleine, wenngleich lautstarke Gruppe von Forschern widerspricht schon seit langem dieser Auffassung. Nach ihrer Meinung können Kohlenwasserstoffe aus anorganischen Substanzen in der tiefen Erdkruste und im darunterliegenden Erdmantel entstehen. Der kürzlich verstorbene Astrophysiker Thomas Gold von der Cornell University in Ithaca (New York) vertrat sogar die These, daß der größte Teil der heutigen Erdgasreserven sich schon in der Frühzeit unseres Planeten im tiefen Erdmantel anorganisch gebildet hat oder möglicherweise sogar kosmischen Ursprungs ist.
Bereits vor zwei Jahren ist es Mitarbeitern verschiedener russischer und amerikanischer Forschungsinstitute in Laborversuchen gelungen, Methan und zahlreiche andere Alkane aus Kalziumkarbonat, Wasser und Eisenoxyd herzustellen. Sie erhitzten dazu weniger als einen Kubikzentimeter des Gemisches in einem "Dampfkochtopf" aus Platin. Eine Gruppe amerikanischer Forscher unter Leitung von Henry Scott von der University Indiana in South Bend kam nun mit einem völlig anderen Verfahren zu ähnlichen Ergebnissen.
Erdgas in der Erdkruste?
Die Wissenschaftler setzten ein Gemisch aus Eisenoxyd, Kalkspat und Wasser in einer Diamantstempelzelle einem extrem hohen Druck aus. Bei diesem Verfahren wird eine nur wenige Millimeter große Probe zwischen zwei Diamantspitzen gebracht, die man dann allmählich zusammenpreßt. Gleichzeitig heizt ein Laser die komprimierte Probe kräftig auf. Auf diese Weise konnten die Forscher die Druck- und Temperaturverhältnisse im Erdinneren simulieren.
Wie die Gruppe, zu der auch der Chemienobelpreisträger Dudley Herschbach von der Harvard University in Cambridge (Massachusetts) gehört, jetzt in den "Proceedings" der amerikanischen Nationalen Akademie der Wissenschaften (Early Edition) berichten, entstand bei ihren Versuchen aus dem anorganischen Gemisch der einfachste Kohlenwasserstoff, das Methan. Die chemische Reaktion, nämlich die Reduktion von Kalziumkarbonat, lief in einem weiten Druck- und Temperaturberreich ab. Das meiste Erdgas entstand jedoch bei etwa 500 Grad und sieben Gigapascal, also unter Verhältnissen, wie sie in 30 bis 60 Kilometer Tiefe in der unteren Erdkruste und dem oberen Erdmantel herrschen.
Die jüngsten Ergebnisse bestätigen nicht nur, daß eine abiotische Entstehung von Methan im tieferen Erdinneren ablaufen kann. Die Reaktionsgleichungen zeigen auch, daß diese chemische Umwandlung bei vielen der in der Erdkruste vorkommenden Karbonatgesteine möglich ist. Demnach könnten in der unteren Erdkruste und dem oberen Erdmantel große Mengen Methan vorkommen. Allerdings wäre es selbst bei dem gegenwärtigen Ölpreis von nahezu 50 Dollar pro Faß nicht wirtschaftlich, diese Erdgasvorkommen abzubauen. Bisher ist es nämlich technisch nicht möglich, bis in derartige Tiefen zu bohren. Die bisher tiefsten Bohrungen sind kaum weiter als zwölf Kilometer in die Erdkruste eingedrungen und kosteten Hunderte von Millionen Euro.
