Blick ins Innere: Wie wird Erdgas aus der Erde gewonnen?

Was ist Erdgas?

Erdgas, das gemeinhin als "Brückenkraftstoff" bezeichnet wird, ist ein Kohlenwasserstoffgemisch, das vor allem aus Methan (CH4) besteht, dem am häufigsten synthetisierten organischen Stoff. Neben Methan enthält es Spuren von Kohlenwasserstoffen wie Ethan, Propan, Butan und Pentanen sowie Spuren von Kohlendioxid, Stickstoff, Schwefelwasserstoff (der Geruch nach faulen Eiern!) und Wasserdampf. In seiner Rohform ist Erdgas völlig geruchlos, farblos und brennbar, was es zu einer starken Energiequelle macht. Es ist wie ein Schatz, der tief in der Erde vergraben ist; man nennt es einen fossilen Brennstoff, da es im Laufe von Millionen von Jahren aus zerfallener organischer Materie entstanden ist. Bei normaler Temperatur und normalem Druck liegt es in gasförmigem Zustand vor; dieser Aspekt ist von entscheidender Bedeutung, wenn erklärt werden soll, wie Erdgas gewonnen, verarbeitet und schließlich verwendet wird.

Es ist kaum vorstellbar, aber Pflanzenreste von Meereslebewesen und pflanzliche Materialien gab es auf der Erde schon lange vor dem Erscheinen der Menschheit. Diese Pflanzenreste siedelten sich auf dem Meeresboden und in den Sümpfen an, und viele Jahre später wurden sie unter großer Hitze und hohem Druck begraben und bildeten thermische Schichten. Im Laufe der Zeit begann sich dieses organische Material, das tief unter der Erdkruste vergraben war, unter extrem hohem Druck zu bilden. Intensive Hitze und hoher Druck verwandelten einen Teil dieses Materials in Kohle, Erdöl und Erdgas - Quellen von thermogenem Methan, die in porösen Gesteinsformationen eingeschlossen sind. Dort, wo sich Erdölvorkommen befinden, sind diese Formationen ebenfalls vorhanden und dienen als Erdgasspeicher. Dieser Prozess erstreckte sich über Tausende von Jahren und war ein Beweis dafür, wie die Erde in der Lage war, einfache Pflanzenreste in natürliche Ressourcen zu verwandeln. Könnte dieser Prozess in Zukunft eine erneuerbare Energiequelle sein? Vielleicht wird er eines Tages zur globalen Erwärmung beitragen.

Erkundung und Lokalisierung von Erdgasvorkommen

Die Suche nach Erdgas beginnt nicht mit einer Bohrung. Sie beginnt vielmehr mit der Erkundung. Geologen sind Eidgenossen der Neuzeit, die anhand von Daten und Karten der Erdkruste nach bemerkenswerten geologischen Formationen suchen. Sie konzentrieren sich auch auf bestimmte Gesteinsarten, von denen bekannt ist, dass sie Erdgas enthalten. Diese geologischen Merkmale, die sich tief unter der Erde befinden, sind entscheidend für den Erfolg bei der Erschließung dieser natürlichen Ressource. Vielleicht finden sie konventionelles Erdgas, Schiefergas oder sogar Tight Gas. Seismische Untersuchungen an Land und auf See sind ein wesentlicher Bestandteil der Bohrung. Bei dieser Untersuchung werden seismische Wellen mit Spezialgeräten wie "Thumper Trucks" erzeugt, um die Erdoberfläche zu kartieren und Kohlevorkommen zu identifizieren. Visualisieren Sie Schallwellen, die die Erde durchdringen und an verschiedenen Gesteinsschichten reflektiert werden, um ein fotografisches Bild der unterirdischen Struktur zu erstellen.

Sobald ein potenzieller Standort ausfindig gemacht wurde, ist die nächste Phase die Erkundungsbohrung - buchstäblich ein Loch in die Erde bohren, um herauszufinden, was sich darunter befindet. Dazu muss ein tiefer Brunnen gebohrt werden, häufig mehrere tausend Meter tief, um das vermutete Erdgasvorkommen anzuzapfen. Bei dieser Art von Erkundungsbohrung geht es nicht darum, eine grobe Vermutung zu formulieren, sondern es wird eine genau festgelegte Strategie für die Bohrung und die Interpolation verfolgt. Es werden technische Hilfsmittel und Instrumente eingesetzt, um Daten zu sammeln, einschließlich des Gasvolumens, das in Kubikfuß gemessen werden kann, des Gasdrucks und der konkreten Eigenschaften der Durchlässigkeit des Gesteins. Dies hilft, die Machbarkeit der Lagerstätte im Hinblick auf die kommerzielle Nutzung der Erdgasförderung aus der Lagerstätte zu ermitteln. Es ist ein Risiko, aber eines, das durch beste geologische Netzwerke und technisches Fachwissen gestützt wird. Dies hilft bei der Entscheidung über das Potenzial und die Qualität des verfügbaren Erdgases und darüber, wie die künftige Förderung geregelt werden soll.

Extraktionsmethoden: Vom Bohrloch zur Pipeline

Die Gewinnung von Erdgas aus den Tiefen der Erdkruste ist nicht mehr nur ein ferner Gedanke, sondern Geschichte und wird heute von vielen verehrt. Dabei handelt es sich um eine spannende Mischung aus Technik und Geologie. Die Methoden hängen weitgehend von der Art des Erdgasvorkommens ab - ob es sich um konventionelles oder unkonventionelles Erdgas handelt. So ist z. B. zersetztes Pflanzenmaterial, das so genannte konventionelle Erdgas, das unter zahlreichen undurchlässigen Gesteinsschichten eingebettet ist, leichter zu erreichen als unkonventionelles Erdgas. Vertikalbohrungen ermöglichen es, durch Gesteinsschichten in größere Tiefen vorzudringen, bis man die Erdgaslagerstätte erreicht. Es handelt sich dabei um ein relativ einfaches Verfahren mit ein paar Schritten, die allerdings auch ihre Tücken haben. Die Erdgasvorkommen befinden sich in der Regel in Bohrlöchern, die mit einer Stahlverrohrung versehen sind, die das Reservoir beherbergt. Man kann wohl mit Fug und Recht behaupten, dass es sich insgesamt um eine recht einfache Aufgabe handelt. Andere Methoden der unkonventionellen Erdgasförderung ermöglichen die Durchführung von Horizontalbohrungen und Hydrate Fracturing.

Horizontalbohrungen hingegen können als das Gegenteil betrachtet werden, da sie eine größere Fläche abdecken. Dies ist effizienter und führt zu einer höheren Förderrate als die anderen Methoden. In Verbindung mit dem Hydraulic Fracturing werden so die Beschränkungen beseitigt, die die Erdgasindustrie gebremst und verwüstet haben. Um die Gase zu fördern, wird eine Kombination aus Wasser, Sand und Chemikalien mit hohem Druck in das Gemisch injiziert und dann in das Bohrloch gegossen, um das Gestein zu dehnen und die Gase herauszudrücken.

Aber das Instrument hat auch einige Umweltprobleme aufgeworfen, insbesondere im Hinblick auf den Wasserverbrauch und die mögliche Verschmutzung der Grundwasserressourcen. Der Weg des Erdgases vom Boden bis zur Pipeline ist eine unendliche Geschichte der menschlichen Entwicklung, die darauf abzielt, den Energiebedarf der Weltgesellschaft zu decken. Es ist eine Aufgabe, die mit großer Planung, sorgfältiger Technik und größter Rücksichtnahme auf die Ressourcen des Planeten bewältigt werden muss.

Verarbeitung und Reinigung von Erdgas

Erdgas in seiner Rohform ist, gelinde gesagt, nicht sehr nützlich. Es enthält Wasserdampf, Kohlendioxid, schwefelhaltigen Wasserstoff und andere Kohlenwasserstoffe, die keine Methanmoleküle sind und mit denen man umgehen muss. Im Grunde genommen sind dies keine Bestandteile von reinem Erdgas. Aber hier kommen die Erdgasaufbereitungsanlagen ins Spiel, die als industrielle Reinigungsanlagen fungieren, in denen das Methan von anderen unerwünschten Bestandteilen getrennt wird. Vielleicht werden neue Technologien diesen Prozess noch verbessern. Die erste Stufe, das Entfernen von Wasserdampf, ist sehr wichtig, da dies nicht nur die Energie des Gases senkt, sondern auch die Korrosion der Pipelines fördern kann. Dann müssen alle flüssigen Bestandteile des Erdgases wie Propan, Butan und Ethan herausgefiltert werden, die unterschiedliche Endverwendungen des Erdgases haben.

Der Torf, der hauptsächlich aus einem Methanmolekül besteht, wurde in eine besser nutzbare Form umgewandelt und kann nun an verschiedene Einrichtungen und Kraftwerke geliefert werden. Durch die Beseitigung schädlicher Verunreinigungen wie Schwefelwasserstoff macht dieses Verfahren das Erdgas besser nutzbar. Die Verfahren zur Umwandlung von Roh-Erdgas in einen brauchbaren Brennstoff müssen viele Stufen durchlaufen, bis sie für den Handel geeignet sind. Aufgrund der verschiedenen Methoden und Technologien, die zum Einsatz kommen, ist das Endprodukt reines Erdgas, das verschiedene Qualitäts- und Sicherheitsstandards erfüllt. Hoffentlich gibt es genügend Erdgasreserven, um die Nachfrage zu decken. Molekülsiebe haben, wie Sie sehen werden, eine große Bedeutung in diesem Reinigungsprozess. Vielleicht gibt es andere Erdgasquellen, die noch nicht vollständig erforscht sind. Vielleicht wird man eines Tages in der Nähe der Bohrstellen auf Grubengas stoßen, und aus diesen Erdgasreserven werden neue Technologien entstehen. Es ist schwer zu sagen, wie es mit Methanhydraten aussieht und was diese Erdgasquellen bringen werden.

Molekularsiebe: Steigerung von Effizienz und Qualität

Verschiedene Arten von Molekularsieben für die Erdgasverarbeitung

Molekularsiebe werden bei der Erdgasförderung wie verschiedene Teile eines Werkzeugkastens eingesetzt, wobei jeder Teil eine bestimmte Funktion erfüllt. Beispielsweise werden die Molekularsiebe 3A und 4A zur Trocknung des Erdgases verwendet, um Hydratbildung und Korrosion der Pipelinesysteme zu verhindern. Andere Siebe, wie 5A und 13X, sind effizienter bei der Entfernung von Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff aus dem Gas. Um die Qualität des Erdgases durch den Reinigungsprozess zu verbessern, sollte das entsprechende Molekularsieb ausgewählt werden. Es geht darum, unter Berücksichtigung der Art der Verunreinigungen und der vom Benutzer gewünschten Reinheit das richtige Werkzeug zu verwenden.

Vorteile der Verwendung von Molekularsieben für die Aufreinigung

Die Reinigung von Erdgas ist eine sehr anspruchsvolle Aufgabe, aber Molekularsiebe machen diese Arbeit einfacher. Sie haben die Fähigkeit, noch präziser zu sein als jedes andere Filtersystem, das der Menschheit bekannt ist. Im Wesentlichen bieten sie ein Filtrationsniveau, das sie wiederverwendbar macht. Im Gegensatz zu anderen Filtermethoden, die teuer und verschwenderisch sind, benötigen Molekularsiebe nicht viel Wartung, da sie auch reversibel sind. Ihre Fähigkeit, sich selbst wieder aufzuladen, ist vergleichbar mit der einer nachhaltigen Batterie. In der heutigen Zeit, in der sich alle Industriezweige in Richtung nachhaltiger Technik bewegen, können diese Siebe problemlos einbezogen werden, da sie umweltfreundlich sind. Ihr einzigartiges Design ermöglicht es ihnen, einer Vielzahl von Temperatur- und Druckschwankungen standzuhalten. Dadurch werden viele Hindernisse in der Erdgasfiltrationsindustrie beseitigt.

Optimierung der Leistung von Molekularsieben in Erdgasanwendungen

In jeder biowissenschaftlichen Branche muss man mehr tun als nur überwachen, um ein Endprodukt zu erhalten, insbesondere bei Molekularsieben in der Erdgasverwendung, die eine multifaktorielle Optimierung für eine bessere Leistung als nur einen Wärme- und Temperaturausgleich erfordern, was auf das umgekehrt proportionale Verhältnis zwischen den beiden zurückzuführen ist, das zu einer unbefriedigenden Adsorption durch einen Mangel an dem erforderlichen Druck führen kann. Wenn man dies mit den geringen regelmäßigen Überwachungsaufgaben und dem Austausch der Betten vergleicht, erscheinen die Aufgaben jetzt alarmierend, es sei denn, sie werden durch eine Änderung des Prozesssystems korrigiert, bei der durch eine sorgfältige Optimierung des Molekularsiebbetts ein Gleichgewicht zwischen bester Leistung und Haltbarkeit erreicht wird. Noch wichtiger ist jedoch, dass all dies nur durch die Auswahl des richtigen Typs und der richtigen Größe der Molekularsiebe für die jeweilige Aufgabe erreicht werden kann. Auf diese Weise wird alles zu einer Zusammenarbeit zwischen der Bioprospektion mit Molekularsieben und der Gasreinigung, die zu einer Kosten- und Zeitreduzierung führt und gleichzeitig die Gesamtzuverlässigkeit des Systems selbst erhöht.

Transport und Speicherung von Erdgas

Rohrleitungsnetze und Verteilungssysteme

Nach der Förderung muss das Gas eine Reihe von strengen Aufbereitungsverfahren durchlaufen und wird dann durch ein sehr großes Netz von Pipelines geleitet, die wie ein kompliziertes System durch das ganze Land verlaufen. Es wurde auch festgestellt, dass viele dieser Pipelines mehrere Kilometer lang sind und dazu dienen, das Gas von den Zentren seiner Förderung zu denjenigen zu transportieren, die es nutzen können, wobei die Endnutzer die Verbraucher sind. Ähnlich wie die Venen und Arterien im Körper sind die Pipelinesysteme die Merkmale der Erdgasindustrie und gewährleisten eine ununterbrochene Versorgung mit Erdgas. Dieses Erdgas reicht aus, um den Komfort der Haushalte und den Betrieb vieler Fabriken im ganzen Land zu gewährleisten. Stellen Sie sich die Ausmaße dieses Netzes vor, eines mächtigen, aber stillen Architekten, der die Produktionsgebiete mit den Städten verbindet.

Unterirdische Lagereinrichtungen

Die Notwendigkeit der Erdgasspeicherung wird immer dann deutlich und ist von entscheidender Bedeutung, wenn die Nachfrage nach Erdgas und das Angebot deutlich auseinanderklaffen, insbesondere in den Winterspitzenzeiten. In der Zeit der Nachfragespitzen im Winter wird die unterirdische Speicherung verstärkt. Unterirdische Speicher sind Stollen, die in erschöpften Erdgasreserven oder Salzkavernen angelegt werden und als riesige Bienenstöcke für Erdgas dienen. Selbst bei plötzlichen Versorgungsengpässen bieten diese unterirdischen Speicher eine Absicherung gegen solche Störungen und ermöglichen trotz Produktionsschwankungen eine einigermaßen gleichmäßige Verfügbarkeit des Erdgases. Dies ist vergleichbar mit Gasreserven, die bei hoher Nachfrage angezapft werden können. Tatsächlich haben die Vereinigten Staaten an einem einzigen Tag im März 2022 2,4 Billionen Kubikfuß Erdgas aus ihren Reserven und Speichern entnommen, was die Bedeutung dieser Anlagen für die Deckung des Energiebedarfs deutlich macht. Diese besonders gespeicherte Energie ist es, die dafür sorgt, dass es zu keinem Zeitpunkt zu Ausfällen in der Stromversorgung kommt, insbesondere in Zeiten massiver Nachfrage wie im Winter.

Verflüssigtes Erdgas (LNG) für den Langstreckentransport

Für den Langstreckentransport, insbesondere über Ozeane, wird Erdgas in Flüssigerdgas (LNG) umgewandelt. Durch die Abkühlung des Erdgases auf -260°F wird sein Volumen um den Faktor 600 verringert, was den Transport in Spezialtankern wesentlich effizienter macht. Dieser Prozess öffnet die globalen Märkte und ermöglicht es Ländern ohne direkten Pipelinezugang, Erdgas zu importieren. Dies ist ein faszinierendes Beispiel dafür, wie die Technologie die Reichweite dieser wertvollen Energiequelle vergrößert, Kontinente verbindet und Volkswirtschaften auf der ganzen Welt antreibt. LNG, die kondensierte Form von Erdgas, spielt eine immer wichtigere Rolle in der globalen Energielandschaft, da es den Handel erleichtert und eine diversifizierte Versorgung mit diesem sauberer verbrennenden Brennstoff gewährleistet.

Umweltauswirkungen der Erdgasförderung

Die Gewinnung von Energieressourcen in Form von Erdgas wird zwar im Vergleich zu anderen fossilen Brennstoffen als weniger umweltbelastend eingestuft, ist aber dennoch mit Prozessen verbunden, die sich auf die Umwelt auswirken. Die verschiedenen Phasen wie Exploration, Bohrungen, Förderung und Transport von Gas sind mit Treibhausgasemissionen wie Methan und Kohlendioxid verbunden, die den Klimawandel beeinflussen. Der Verbrauch von Wasser, die Beeinträchtigung der Grundwasseroberfläche durch Chemikalien und die Entsorgung von gebrauchten Abwässern als Folge des Hydraulic Fracturing (auch Fracking) geben Anlass zur Sorge. Was ist der nächste Schritt zur Abschwächung dieser Probleme? Die Verschlechterung der Bodenqualität und der Verlust von Lebensräumen durch den Bau von Pipelines und Bohrlöchern sind Umweltfaktoren, die Anlass zur Sorge geben, da sie sich auf Tiere und Pflanzen auswirken. Auch wenn es eine Tatsache ist, dass Erdgas weniger Kohlendioxid ausstößt als Kohle, ist die Verwendung von Erdgas in der Industrie oder im Haushalt mit unerwünschten Auswirkungen verbunden. Um diese Probleme in den Griff zu bekommen, müssen Standards für die industrielle Praxis festgelegt werden, wie z. B. die Schaffung von Alternativen, um Faktoren zu verhindern, die zum Entweichen von Gas führen, und auch die Einführung von Regulierungsmaßnahmen, die sich mit der Verschmutzung und den Gasemissionen befassen, um die Energieeffizienz dieses fossilen Brennstoffs zu verbessern. Vielleicht ist eine Änderung der Art und Weise erforderlich, wie wir die Energie aus Erdgas nutzen.

Wählen Sie Jalon für die besten Molekularsiebe

Ein entscheidender Gesichtspunkt bei der Aufbereitung von Erdgas ist die Qualität der eingesetzten Molekularsiebe. Jalon hat sich einen Namen als Hauptlieferant von Spezialmolekularsieben gemacht, die speziell auf die Anforderungen der Erdgasaufbereitung zugeschnitten sind. Es ist spezialisiert und es funktioniert. Das materialwissenschaftliche und kommerzielle Know-how von Jalon in diesen Bereichen ist ein Garant für Perfektion und Wertschöpfung, reduzierte Betriebskosten und ein besseres Endprodukt. Jalon kann zum Beispiel die 3A-Molekularsiebe für die Dehydrierung, die Reinigung von Kohleflözgas oder andere unkonventionelle Erdgasanwendungen liefern. Die verstärkte Konzentration auf Details und die Sicherstellung der Kundenzufriedenheit haben das Unternehmen zu einer zuverlässigen Quelle für Erdgasverarbeiter gemacht.

Schlussfolgerung

Der gesamte Prozess, den Erdgas durchläuft, angefangen vom Erdkern bis hin zu unseren Häusern und Industrien, ist an sich schon faszinierend und zeigt, wie sich der Mensch auf der Suche nach Energie entwickelt hat. Die Zusammensetzung dieses einzigartigen fossilen Brennstoffs wurde untersucht, ebenso wie die Techniken zu seiner Gewinnung, angefangen von vielen vertikalen Bohrungen auf einem Feld bis hin zu moderneren Methoden wie dem Fracking. Der Ablauf der Reinigung wurde beleuchtet, wobei der Einsatz von Molekularsieben die Qualität des geförderten Erdgases erheblich verbessert. Wir haben auch den Transport und die Speicherung von Erdgas erörtert und dabei die Umweltauswirkungen der Förderung und Nutzung berücksichtigt. Der wichtigste Aspekt ist jedoch, dass wir den Weg des Erdgases von der Erde bis zu unseren Pipelines nachvollziehen können, um fundiertere Entscheidungen über den Platz von Erdgas in einem grünen Energiesystem der Zukunft treffen zu können.