Was sind fossile Brennstoffe

Bis heute sind fossile Brennstoffe die wichtigsten vom Menschen genutzten Energieträger. Unter den Sammelbegriff fallen all jene Brennstoffe, die durch langwierige natürliche Prozesse aus abgestorbenem organischen Material entstanden sind – dazu zählen Erdöl, Erdgas, Steinkohle, Braunkohle und Torf.

Bei all diesen Fossilen Brennstoffe handelt es sich um komplexe Stoffgemische aus organischen Substanzen (also Verbindungen, die auf Kohlenstoff basieren). Alle sind sie brennbar, was chemisch bedeutet, Sie können unter Zufuhr von Sauerstoff Wärme abgeben, die als chemische Energie über lange Zeiträume hinweg in den Atombindungen gespeichert war. Dementsprechend einfach lässt sich diese Energie vom Menschen freisetzen und unkompliziert nutzen.

Der heute wohl Bekannteste dieser Energieträger ist das Erdöl. Es entsteht aus abgestorbenen Meeresorganismen, Kleinstlebewesen wie Algen und Plankton, die auf den Meeresgrund sinken und sich dort ablagern. Unter sauerstoffarmen Bedingungen kann sich das Material nicht vollständig zersetzen und bildet einen Faulschlamm, der im Laufe der Zeit von Sedimentschichten überdeckt wird. Unter den resultierenden hohen Druck- und Temperaturverhältnissen werden die langkettigen organischen Moleküle des toten Materials über Jahrmillionen hinweg in kurzkettige Kohlenwasserstoffe aufgespalten, die unter hohem Druck weiter zersetzt werden. Die flüssigen Endprodukte können Gesteinsporen durchdringen – der Prozess wird auch Migration genannt – und sammeln sich letzten Endes auf undurchlässigen Sedimentschichten an: Eine Erdöllagerstätte ist entstanden. Der Entstehungsvorgang einer solchen Lagerstätte bewegt sich, abhängig von den Bedingungen, in der zeitlichen Größenordnung von ca. 100 Millionen Jahren.

Neben dem flüssigen Endprodukt können sich aus dem gleichen Rohmaterial auch gasförmige Kohlenwasserstoffe bilden. Sie entstehen unter den gleichen Verhältnissen auf ganz analoge Art und Weise und reichern sich ebenfalls zwischen undurchlässigen Gesteinsschichten an – das resultierende Erdgas besteht neben anderen Kohlenwasserstoffen hauptsächlich aus Methan. Häufig entwickelt es sich aufgrund der ähnlichen Voraussetzungen zeitgleich mit einer Erdöllagerstätte. Liegen dann undurchdringliche Sedimente über der Lagerstätte, sammelt sich das Erdgas über dem Öl und bildet eine sogenannte Gaskappe. Die Förderung des Öls durch den Menschen wird dadurch erschwert. Daher wird Erdgas auch heute noch gelegentlich als unpraktisches Abfallprodukt der Erdölentstehung verstanden und an Ort und Stelle verbrannt, um die zeitnahe Gewinnung des Öls zu ermöglichen.Eine Besonderheit des Erdgases ist, dass es neben dem beschriebenen Vorgang auch durch biologische Zersetzung im Boden zustande kommen kann. Wo Mikroben totes Ausgangsmaterial zu Erdgas verarbeiten und das Gas nicht entweichen kann, bilden sich also allmählich ebenfalls größere Vorkommen. Diese finden sich unabhängig von Erdölablagerungen und entstehen in bedeutend kürzeren Zeiträumen von ca. 20 Millionen Jahren.

Sowohl Erdöl als auch Erdgas haben aber stets gemeinsam, dass sich der Mensch bei der Gewinnung zunächst auf den hohen Druck verlässt, unter dem die wertvollen Rohstoffe in ihrer Lagerstätte stehen. Je nach Tiefe der Vorkommen und den vorhandenen Gesteinsschichten kann sich die Förderung technisch zwar beliebig kompliziert gestalten, doch der Vorgang funktioniert stets analog: Wird eine Lagerstätte angebohrt, entlädt sich der Druck durch das Bohrloch, und das entweichende Öl oder Gas kann abgefördert werden.

Beim Öl ist dieser Prozess als Primärförderung bekannt. Ist der Druck hier nach einiger Zeit nicht mehr ausreichend, um den zähflüssigen Rohstoff zu Tage zu fördern, so kann er durch Einpumpen von Wasser oder Gas künstlich erhöht werden – man spricht dann von der Sekundärförderung. Verschiedene aufwändigere Verfahrungen unter dem Sammelbegriff der Tertiärförderung können schließlich eingesetzt werden, um eine Restlagerstätte auch dann noch auszubeuten, wenn die Sekundärförderung keinen Erfolg mehr verspricht.

Neben Öl und Gas ist Kohle der bedeutendste fossile Energieträger – und war es schon lange vor Öl und Gas. Man unterscheidet zwischen der Steinkohle und der als weniger hochwertig geltenden Braunkohle. Beide Produkte sind tatsächlich unterschiedliche Stadien ein- und desselben Entstehungsprozesses, der starke Ähnlichkeiten mit der Erdölbildung aufweist. Zu Beginn stehen hier allerdings an Land lebende Pflanzen, deren abgestorbene Masse sich in Sümpfen sammelt und damit von der Sauerstoffzufuhr abgeschnitten wird.

Das so entstehende kohlenstoffreiche Material wird zunächst als Torf bezeichnet und ebenfalls bis heute zur Energiegewinnung genutzt. Torf allerdings ist feucht und enthält viele unerwünschte, umweltbelastende Fremdstoffe, was seine Nutzung als fossiler Brennstoff erheblich erschwert. Erst, wenn sich über lange Zeiträume hinweg weitere Sedimentschichten über dem Torf ablagern, wird die Feuchtigkeit – und mit ihr viele Fremdstoffe – unter hohem Druck aus dem Material gepresst: Es entsteht über wenige Millionen Jahre hinweg die Braunkohle. Bilden sich im Laufe der Zeit weitere Sedimentablagerungen über der Kohle, so erhöht sich der Druck und weitere Beimengungen verschwinden aus den Ablagerungen. Die letzten Endes entstehende Steinkohle ist also reicher an Kohlenstoff, ärmer an Fremdstoffen und hat damit einen höheren Brennwert als ihr Frühstadium, die Braunkohle. Heutige Steinkohlevorkommen gehören mit einem Alter von rund 300 Millionen Jahren zu den ältesten fossilen Brennstoffen.

Bedingt durch ihre Entstehung unter höheren Drücken und das höhere Alter der Ablagerungen, findet sich Steinkohle nur in deutlich tieferen Sedimentschichten als Braunkohle. Mit weltweit wenigen Ausnahmen muss sie aufwändig unter Tage abgebaut werden, während der Zugang zur jüngeren Braunkohle im Tagebau möglich ist.

Auch ihre Vorform, der Torf, wird in Gruben abgebaut, die allerdings oft aufwändig entwässert werden müssen und in kleineren Maßstäben angelegt sind, als die weitläufigen Braunkohlegruben.

Fossile Brennstoffe zeichnen sich durch ihre technisch verhältnismäßig einfache, weiträumige Nutzung durch den Menschen aus, allerdings auch durch die Entstehung umweltschädlicher Abfallprodukte wie Treibhausgase und Feinstäube. Zudem ist die Verfügbarkeit fossiler Brennstoffe begrenzt und die Erschließung ungenutzter Vorkommen daher seit Jahren mit steigendem wirtschaftlichem Aufwand verbunden.

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    3 Responses to Was sind fossile Brennstoffe

    1. Müller says:

      Oh my god, das hat mich echt angeturnt, dieses wissenschaftliche Gerede. Hammer geil! Extrem gut gemacht! Schreib mir, wenn du auch “SÄXY” bist, und Wissenschaft magst.

    2. Müller says:

      Hallo liebe Wissenschaftsfreunde,
      Ich bin die Gabi und interessiere mich sehr für das Thema.
      Tagtäglich suche Informationen dazu raus um meinen Erfahrungsschatz zu erweitern.
      An diesem Thema hängen sehr persönliche Erinnerungen aus meiner Studienzeit, zum Beispiel nächtliche Diskussionen mit meinem ersten Freund. Auch kann ich mich sehr an abendliche Exkursionen zu meinem heiß geliebten Professor, der sich in diesem Gebiet überaus gut auskannte. Also ich wäre sehr erfreut darüber wenn noch mehr Informationen über das Thema käme.
      Gabriele

    3. Mottek says:

      Hi,
      erstmal vorweg…eine schöne informative Seite, die auch gut für Schülerinnen und Schüler geeignet ist. Wer ist denn der herausgeber? Ich müsste das für meine Abschlussarbeit wissen;)

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