Natur und Technik für den Pflichtschulabschluss: Energiequellen

Erdöl und Erdgas

Proben verschiedener Rohöle aus dem Kaukasus, dem Mittleren Osten, der Arabischen Halbinsel und Frankreich

Erdöl prägt unseren Alltag. Die Entstehung des Erdöls hat Millionen Jahre gedauert, wir benutzen es in ganz wenig Zeit. Wie ist aber das Erdöl entstanden, wie werden seine Produkte getrennt, wo werden sie benutzt und was sind die Konsequenzen? Auf diesen Fragen werden wir jetzt eingehen.

Entstehung

2010-11-16 Oil reservoir 1

Nach der heute geltenden Hypothese über die Entstehung des Erdöls, hat alles vor Millionen Jahren am Boden der Meere angefangen. Ab eine Tiefe von ca. 200 m gibt es im Meereswasser kaum Sauerstoff. Alles was stirbt verwest daher in dieser Tiefe nicht. Damals haben sich tote Kleinmeeresorganismen (vor allem Algen und Plankton) am Boden des Meeres in dieser Tiefe gesammelt. Sie haben sich mit anderen Materialien vermischt. So entstand das sogenannte "Muttergestein". Dieses gelangte dann unter anderen Schichten und immer tiefer, wo die Temperatur und der Druck höher sind. Unter diesen Bedingungen und nach viel Zeit haben sich diese tote Organismen zu Erdöl und Erdgas verwandelt. Diese Stoffe steigen normalerweise auf die Erdoberfläche, da sie eine kleinere Dichte als Wasser aufweisen. Auf den Weg hinauf haben sie aber undurchlässige Bodenschichten getroffen und sich unter diesen Schichten gesammelt. Diesen Bodenschichten können wir heutzutage mit riesigen Bohrer durchlöchern. Dann kommt das Erdöl durch dieses Loch nach oben und wir können es benutzen ("anzapfen").

Destillation

Erdöldestillation

Jede Substanz hat einen unterschiedlichen Siedepunkt (also eine unterschiedliche Temperatur, in der sie kocht). Diese Eigenschaft wird benutzt, um die verschiedenen Bestandteile des Erdöls durch erwärmen zu trennen (Destillation). Das Erdöl wird zunächst entsalzt. Das ist für den ganzen Prozess notwendig, z. B. um Korrosion der Geräte zu vermeiden. Danach wird es erhitzt, bis es vollständig verdampft. Der Dampf wird zum unteren Teil einer „Kolonne“ (einer hohlen Säule) geführt. In der Kolonne fällt die Temperatur, je höher sich das Erdöl befindet. Ganz unten ist alles immer noch gasförmig und steigt wegen der geringeren Dichte nach oben. Auf einer gewissen Höhe kondensieren die Produkte mit dem höchsten Siedepunkt. Diese, jetzt flüssigen, Produkte werden mit besonderen glockenförmige Einrichtungen gesammelt und entfernt. Durch verschiedene Böden in den verschiedenen Höhen werden jeweils unterschiedliche Produkte mit einem immer geringeren Siedepunkt gesammelt und entfernt. Ganz unten (ca. 400°C) werden z. B. Schmieröle und Bitumen entfernt, bei ca. 360°C Schweröle, bei 300°C Diesel und Heizöl, bei ca. 200°C Kerosene, bei 150°C Leichtbenzin und ganz oben werden Gase wie Methan und Ethan entfernt (die Temperaturen können zwischen unterschiedlichen Kolonnen variieren). Beim Erdöl wird eine besondere Form von Destillation benutzt, die Rektifikation. Im nebenstehenden Bild kann man eine grobe Abbildung des Prozesses sehen.

Anwendungen

Erdöl wird nicht nur beim Transport (Benzin), Heizung und Kraftwerke (Diesel, Erdgas) benutzt, sondern stellt die Basis für viele Produkte unseres Alltags vor: der allgegenwärtige Kunststoff (Plastik) wird vorwiegend aus Erdöl produziert, aber auch Klebstoffe, Medikamente (z. B. Aspirin), Lackinhalte, Schaumstoff, Asphalt usw. usf.

• Manche Anwendungen des Erdöls
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Konsequenzen

Die Anwendungen des Erdöls haben gravierende Konsequenzen auf das ökologische System. Es ist ein wesentlicher Verursacher der Erderwärmung. Kunststoff ist nicht bioabbaubar und häuft sich als Abfall in der Natur an. In den Meeren gibt es schon „Plastik Inseln“. In Großstädten beeinträchtigt die Luftverschmutzung die Gesundheit der Einwohner. Oft werden bei seiner Gewinnung und seinem Transport ökologische Systeme zerstört. Die wirtschaftlichen Konsequenzen sind auch vehement. Sogar Kriege finden statt, um auf die knappen Ressourcen (auch) am Erdöl zu kommen. Das erhöht die wirtschaftliche Abhängigkeit der Staaten, die selber nicht Ölproduzenten sind.

• Manche Konsequenzen der Anwendungen des Erdöls
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Gefahren der Verbrennungskraftwerke

Verbrennungskraftwerke bieten zwar uns Energie für unsere Bedürfnisse, haben allerdings auch einige negative Konsequenzen. Sie tragen stark zur übertriebenen Erderwärmung bei, die für die Menschen gefährlich sein kann. Die Gewinnung der Brennstoffe wird nicht selten von Unfällen begleitet, die zu Naturkatastrophen führen. Der notwendige Stoff für die Produktion von Energie in Verbrennungskraftwerken ist endlich. Wenn das Wachstum im Energieverbrauch so bleibt, wie es heute ist, werden die Vorkommen nicht für mehr als 100-150 Jahren ausreichen. Eine Änderung wird daher früher oder noch früher unvermeidbar sein. Eine besondere Gefahr ist die wirtschaftliche: die Abhängigkeit von erdölproduzierenden Staaten ist ein Risiko. Jeder Staat braucht eine Energiesicherheit. Eine Lösung solcher Probleme wäre der Umstieg auf Erneuerbare Energien, die ausreichende ressourcenschonende Entwicklung von erneuerbaren Brennstoffen (z. B. Biodiesel) ist allerdings auch nicht auszuschließen.

Atomenergie

Gefahren der Atomenergie

Kernreaktorfirmen beteuern, dass Kernenergie sicher sei, leider auch wenn das ganz offensichtlich nicht der Fall ist, wie z. B. bei Unfällen und vor allem mit der Entsorgung radioaktiven Mülls. Vergleichsstudien zeigen, dass Atomenergie sicherer als andere nicht erneuerbare Energieformen ist, andererseits zeigen finanzielle Studien, dass sie die teuerste Form ist. Der komplette Ausstieg aus der Atomenergie stoßt allerdings auf Schwierigkeiten:

• Der Energieverbrauch steigt sogar in den reichen Ländern mit einem sehr hohen Lebensstandard.
• Lobbyisten und Kriminellen spielen bei der Vertuschung der Probleme, die mit Atomenergie verbunden sind, keine geringe Rolle.
• Manche Staaten sind dazu von Atomenergie so abhängig, dass ein Ausstieg in der näheren Zukunft fast unvorstellbar ist. Beispielsweise produziert Frankreich sein Strom zu mehr als 75% in Atomkraftwerken.

Unfälle

Tschernobyl Reaktor nach dem Unfall

Radiation um Tchernobyl 1996

Unfälle in Atomkraftwerken passieren immer wieder. Die weit bekanntesten fanden in Tschernobyl und in Fukushima statt. Diese Unfälle haben einen großen (eben negativen) Einfluss auf die Gesundheit der Bevölkerung. Die Radioaktivität wird nicht nur in der dem Atomkraftwerk naheliegenden Region zerstreut, sondern manchmal auf mehrere Kontinente. Daher sollte die Anwendung der Atomkraft nicht nur eine Regierung oder einen Staat betreffen, sondern die ganze Welt. Dafür gibt es die Internationale Atomenergie-Organisation (IAEO), deren Aufgabe ist, die Zusammenarbeit der Nationen bei der Anwendung der Atomenergie für friedliche Zwecke zu koordinieren und die militärische Nutzung so weit wie möglich zu verhindern.

Radioaktiver Müll

Teile der Produkte der Anwendung der Atomenergie sind sehr radioaktiv. Das bedeutet, dass sie höchst gefährlich sind. Vorschriften fordern, dass die Unternehmer die Kosten für eine sichere Entsorgung übernehmen. Das würde aber zu einer extremen Erhöhung des Preises des Atomstroms führen. Durch Lobbyeismus werden oft diese Kosten von Staaten übernommen. Das ist schon schlimm, jedoch nicht das schlimmste. Nach Berichten der europäischen Polizeibehörde kooperieren die Atomkraftunternehmen mit der Mafia, um radioaktiven Müll illegal und auf Kosten der Gesundheit der Weltbevölkerung zu entsorgen.