Verarbeitung, Transport und Umweltauswirkungen einfach erklärt

Stell dir vor, du müsstest 600 voll aufgeblasene Luftballons in einen einzigen kleinen Schuhkarton quetschen. Klingt unmöglich, oder? Doch genau diesen Trick wenden Ingenieure jeden Tag an, um Erdgas über unsere Weltmeere zu transportieren!

Bevor wir Erdöl und Erdgas nutzen können, haben diese Rohstoffe eine lange und aufwendige Reise hinter sich. In diesem Artikel zum Thema Verarbeitung, Transport und Umweltauswirkungen erfährst du, wie diese fossilen Brennstoffe für den Transport vorbereitet werden, warum sie gereinigt werden müssen und welche massiven Auswirkungen es auf unsere Umwelt hat, wenn bei diesem Transport etwas schiefgeht oder wir die Brennstoffe am Ende verbrennen.

Vorwissen

• Aggregatzustände: Stoffe können fest, flüssig oder gasförmig sein. Gase nehmen dabei den meisten Platz ein, weil sich ihre Teilchen stark verteilen.

  Beispiel: Wenn Wasser kocht, wird es zu unsichtbarem Wasserdampf (Gas) und breitet sich im ganzen Raum aus.

• Verbrennung: Eine chemische Reaktion, bei der ein Stoff mit Sauerstoff reagiert. Dabei entstehen neue Stoffe (oft Gase) und Energie wird frei.

  Beispiel: Wenn Holz verbrennt, entstehen Asche und unsichtbare Abgase.

Aufgabentyp 1: Verarbeitung und Transport von Erdöl und Erdgas

Frisch gefördertes Erdöl und Erdgas kommen nicht sauber aus der Erde. Sie müssen erst aufwendig vorbereitet werden.

Die Vorbereitung von Erdöl

Rohes Erdöl enthält oft noch Wasser, gelöste Salze und Gase. Wenn man dieses Gemisch direkt in lange Transportrohre (Pipelines) pumpen würde, würden die Rohre von innen rosten und kaputtgehen. Das nennt man Korrosion. Deshalb muss das Erdöl vor dem Transport entgast, entwässert und entsalzt werden.

Der Transport von Erdgas

Erdgas wird an Land meist durch Pipelines gepumpt. Wenn es aber über Ozeane transportiert werden muss, gibt es ein Problem: Gas nimmt viel zu viel Platz ein. Die Lösung ist extreme Kälte! Das Erdgas wird auf $-162 ^\circ\text{C}$ abgekühlt. Bei dieser Temperatur ändert es seinen Aggregatzustand und wird zu flüssigem Erdgas. Dadurch schrumpft sein Volumen extrem zusammen: Aus 600 Litern Gas wird nur 1 Liter Flüssigkeit! So passt es in spezielle Tankschiffe.

Warum Erdgas gereinigt werden muss

Oft enthält Erdgas das giftige Gas Schwefelwasserstoff. Dieser muss vor der Nutzung unbedingt entfernt werden. Würde man ihn mitverbrennen, entstünde das giftige Gas Schwefeldioxid ($\text{SO}_2$). Dieses Gas steigt in die Wolken auf und verursacht sauren Regen, der Wälder und Gebäude zerstört.

Speicherung

Um im kalten Winter, wenn alle heizen, genug Erdgas zu haben, wird es im Sommer tief unter der Erde (in 180 m bis 3000 m Tiefe) in riesigen Erdgasspeichern zwischengelagert.

Aufgabentyp 2: Umweltgefahren und der Treibhauseffekt

Die Nutzung fossiler Brennstoffe bringt große Gefahren für unsere Umwelt mit sich. Wir unterscheiden dabei zwischen lokalen (örtlichen) und globalen (weltweiten) Schäden.

Lokale Gefahren: Die Ölpest

Wenn ein Öltanker auf dem Meer verunglückt oder eine Pipeline ein Leck hat, fließen Millionen Tonnen Erdöl in die Natur. Das Öl schwimmt auf dem Wasser und bildet einen riesigen Teppich. Es verklebt die Federn von Vögeln, sodass sie nicht mehr fliegen können, und vergiftet Fische und Muscheln. Solche Schäden an Stränden und im Meer bleiben oft über Jahrzehnte bestehen.

Globale Gefahren: Der Treibhauseffekt

Die größte Gefahr entsteht jedoch, wenn wir Erdölprodukte (wie Benzin) oder Erdgas verbrennen. Bei jeder Verbrennung dieser Stoffe entsteht das Gas Kohlenstoffdioxid ($\text{CO}_2$).

Dieses Gas steigt in die Atmosphäre auf und legt sich wie eine unsichtbare, wärmende Decke um unsere Erde. Es lässt die Sonnenstrahlen herein, aber die Wärme nicht mehr so leicht hinaus. Das nennt man den anthropogenen Treibhauseffekt. Das Wort anthropogen bedeutet einfach „vom Menschen gemacht“. Je mehr fossile Brennstoffe wir verbrennen, desto dicker wird diese $\text{CO}_2$-Decke und desto heißer wird es auf unserem Planeten.

Aufgabentyp 3: Simulation der Ölpest

Zweck: Verstehen, warum ausgelaufenes Erdöl so gefährlich für Tiere ist und warum es sich kaum aus dem Wasser entfernen lässt.

Materialien: Ein Becherglas mit Wasser, 2 Esslöffel Speiseöl, etwas Kakaopulver (um das Öl dunkel wie Rohöl zu färben), eine Vogelfeder, ein Löffel.

Vorgehen:

1. Mische das Speiseöl in einer kleinen Schale mit dem Kakaopulver, bis es dunkel ist.
2. Gieße das dunkle Öl vorsichtig auf das Wasser im Becherglas.
3. Tauche die Vogelfeder in das Wasser und ziehe sie wieder heraus.
4. Versuche anschließend, das Öl mit dem Löffel wieder komplett aus dem Wasser zu fischen.

Beobachtung: Das dunkle Öl vermischt sich nicht mit dem Wasser, sondern schwimmt als dicker Teppich obenauf. Die Vogelfeder verklebt sofort und wird schwer. Es ist fast unmöglich, das Öl mit dem Löffel restlos aus dem Wasser zu entfernen.

Erklärung: Erdöl ist leichter als Wasser und schwimmt oben. Genau wie bei der Feder im Experiment verklebt eine echte Ölpest das Gefieder von Seevögeln. Da sich das Öl nicht einfach abschöpfen lässt, bleiben die Strände und Meere sehr lange verschmutzt.

Aufgabentyp 4: Volumen von Erdgas berechnen

Wenn wir wissen wollen, wie viel Platz flüssiges Erdgas einnehmen würde, wenn es sich wieder erwärmt und zu Gas wird, nutzen wir diesen einfachen Plan:

Schritt-für-Schritt-Anleitung

1. Volumen des flüssigen Erdgases bestimmen: Finde in der Aufgabe heraus, wie viel flüssiges Erdgas vorhanden ist.
2. Mit 600 multiplizieren: Da Gas 600-mal mehr Platz braucht als die Flüssigkeit, rechnest du: $\text{Volumen (Gas)} = \text{Volumen (flüssig)} \times 600$

Durchgerechnete Beispiele

Wichtige Erkenntnisse

• Erdöl muss vor dem Transport entgast, entwässert und entsalzt werden, um Korrosion (Rosten) in den Rohren zu verhindern.
• Erdgas wird für den Schiffstransport auf $-162 ^\circ\text{C}$ abgekühlt. Es wird flüssig und sein Volumen schrumpft auf 1/600.
• Giftiger Schwefelwasserstoff muss aus Erdgas entfernt werden, da sonst bei der Verbrennung saurer Regen entsteht.
• Auslaufendes Erdöl (Ölpest) verursacht schwere lokale Umweltschäden.
• Die Verbrennung fossiler Brennstoffe erzeugt $\text{CO}_2$. Dies verstärkt den anthropogenen (menschengemachten) Treibhauseffekt und erwärmt die Erde.