Wie entsteht Erdgas?

Erdgas besteht aus gasförmigen Kohlenwasserstoffen ganz überwiegend Methan CH4, daneben auch andere Alkane und kann auch andere Gase wie z. B. Schwefelwasserstoff, Stickstoff, Kohlendioxid enthalten.

Das Erdgas entsteht im Allgemeinen bei der Umwandlung von organischem Material, das im Gestein eingeschlossen ist. Dieser Prozess erfolgt unter Wärmeeinwirkung und wird als Inkohlung bezeichnet. Dabei werden Methan (in der Größenordnung von 150 m3/t organisches Material) und andere Gase freigesetzt. Wegen des Einflusses der Temperatur auf den Inkohlungsvorgang wird das dabei entstehende Methan auch als thermogenes Methan bezeichnet.

Methan kann außerdem durch die Tätigkeit von Mikroorganismen im Gestein entstehen.

Diese bauen im Gestein vorhandene organische Reste ab und erzeugen dabei Methan.

Dieser Vorgang findet auch heute in verschiedenen Gesteinen statt. Das dabei entstehende Methan wird wegen seiner biologischen Herkunft als biogenes Methan bezeichnet.

Thermogenes und biogenes Methan lassen sich auf Grund einer unterschiedlichen Kohlenstoff-Isotopenzusammensetzung (Verhältnis von 12C zu 13C) unterscheiden.

Der allergrößte Teil des Methans wandert im Lauf der Erdgeschichte ab und gelangt durch poröse Gesteinsschichten an die Erdoberfläche und damit in die Atmosphäre. Wird dieser Gasstrom durch undurchlässige Schichten behindert, kann sich das Gas in so genannten Gasfallen, den Speichergesteinen, sammeln und bildet dort die konventionellen Erdgaslagerstätten.

Ein Teil des Methans verbleibt aber am Ort seiner Entstehung, dem so genannten Muttergestein, und ist dort fest gebunden. Das Erdgas-Muttergestein kann z. B. ein Ton oder Tonstein, der reich an organischem Material ist, oder Steinkohle sein. Was unterscheidet konventionelle und unkonventionelle Erdgaslagerstätten?

Je größer die Durchlässigkeit und Porosität eines Gesteins ist, desto leichter kann das Erdgas aus einem Gestein entweichen. Das Gas in konventionellen Erdgaslagerstätten kann auf Grund der großen Porosität und Permeabilität (Durchlässigkeit) des Gesteins frei wandern. Wird eine konventionelle Erdgaslagerstätte angebohrt, entweicht in der Regel das Gas auf Grund des dort bestehenden Überdrucks von selbst und kann ohne technische Hilfe gefördert werden. In NRW wurde bislang nur die Lagerstätte Ochtrup (NW-Münsterland) als konventionelle Erdgaslagerstätte wirtschaftlich genutzt.

Bei den unkonventionellen Lagerstätten besitzt das Gestein nur eine geringe Durchlässigkeit, so dass das Gas nicht frei wandern kann. Der Gasinhalt ist nur mit großem technischem Aufwand gewinnbar, da die entsprechenden Wegsamkeiten (Permeabilitäten) künstlich geschaffen werden müssen (FELL & PAPP, 2010).

In Festgesteinen erfolgt die Abgrenzung zwischen unkonventionellen und konventionellen Erdgaslagerstätten anhand der Durchlässigkeit (Permeabilität) eines Gesteins für Flüssigkeiten und Gase, die in Darcy (D) bzw. Milidarcy gemessen wird.

International wird die obere Grenze der Durchlässigkeit für unkonventionelle Erdgaslagerstätten bei 0,1 gezogen. In Deutschland dagegen wird der Wert 0,6 benutzt.

Zu den unkonventionellen Vorkommen zählen:

Shale Gas: in Tonsteinen enthaltenes Methan

Flözgas (CBM = Coal Bed Methane): Methan in Kohlenflözen

Tight Gas: Erdgas in besonders undurchlässigen Gesteinen

Neue Technologien führen dazu, dass jetzt weltweit Ressourcen genutzt werden können, die zwar schon längere Zeit bekannt sind, aber bislang technisch-wirtschaftlich nicht verwertbar waren.