Methanhydrat

Methanhydrat, auch Methanclathrat oder Clathrathydrat (von lateinisch clatratus „vergittert“), Methaneis oder brennbares Eis genannt, ist eine natürlich vorkommende, eisartige Substanz. Es ist aus Wassermolekülen aufgebaut, die über Wasserstoffbrückenbindungen eine Käfigstruktur bilden, in der Methanmoleküle eingeschlossen sind. Das eingeschlossene Methan stammt vorwiegend aus der mikrobiellen Methanogenese und zum Teil aus geologischen Prozessen. Als eine hochkonzentrierte Form von Methan, die große Mengen Kohlenstoff bindet, ist Methanhydrat eine bedeutende Komponente des globalen Kohlenstoffzyklus.

Der französische Physiker und Chemiker Paul Villard untersuchte gegen Ende des 19. Jahrhunderts die Synthese des Methanhydrats und dessen physikalisch-chemische Eigenschaften. Es galt zunächst als Laborkuriosität, bis es in den 1930er Jahren als Ursache für die Verstopfung von Erdgaspipelines identifiziert wurde.

In den 1960er Jahren wurde Methanhydrat erstmals in der Natur entdeckt. Es findet sich weltweit im Sediment entlang der Kontinentalränder, an Schelfen der Polargebiete, in der Tiefsee sowie innerhalb und unterhalb von Permafrostgebieten. Obwohl der genaue Umfang der Vorkommen unbekannt ist, stellt Methanhydrat, das die höchste Energiedichte aller natürlich vorkommenden Formen von Methan hat, vermutlich eines der größten ungenutzten Energiereservoirs auf der Erde dar. Die Schätzungen über den Umfang der Vorkommen variieren beträchtlich, die Menge an gebundenem Kohlenstoff übersteigt möglicherweise die Summe aller anderen fossilen Brennstoffe. Die Entwicklung technischer Anwendungen auf Basis von Methanhydrat steht noch am Anfang und beinhaltet unter anderem die Gastrennung, die Wasserentsalzung und die Weltraumforschung.

Es wird vermutet, dass Methanhydrat als Quelle für atmosphärisches Methan das erdgeschichtliche Klima beeinflusste. Ein Zerfall des Methanhydrats durch erhöhte Umwelttemperaturen könnte das Treibhausgas Methan in enormem Ausmaß freisetzen und damit den vom Menschen verursachten Klimawandel beschleunigen.

Als Teil der Meeressedimente stabilisiert es diese, die Rolle des Zerfalls von Methanhydrat bei unterseeischen Bergstürzen und Hangrutschen ist nicht abschließend geklärt. Methanhydratfelder am Grund des Golfs von Mexiko dienen als Habitat für Eiswürmer. Deren mutmaßliche Nahrungsquelle sind Bakterien, die auf dem Methanhydrat leben und sich von Methan ernähren.

Das mögliche Vorkommen von Methanhydrat auf dem Mars, Pluto, den Monden von Saturn und Jupiter, transneptunischen Objekten, Kometen und Asteroiden ist Gegenstand mannigfaltiger wissenschaftlicher Untersuchungen. Methanhydrat bildet möglicherweise die Quelle für die Methanatmosphäre des Titan. Vermutete Methanhydratvorkommen auf dem Mars könnten bedeutend für die Marskolonisation sein.