Was ist ein Clathrat?

Ein Clathrat ist eine Art Hydrat oder Wasserverbindung, in dem Moleküle einer anderen Substanz in einer käfigartigen Struktur aus Wassermolekülen gefangen sind.Das eingeschlossene Molekül ist normalerweise ein Gas bei normalem Druck und Temperatur.Clathrate sind eisähnliche Feststoffe, die sich im Allgemeinen bei hohen Drücken und niedrigen Temperaturen bilden.Zu den bekanntesten und am häufigsten untersuchten Methanhydrat, das in großen Ablagerungen unter dem Meeresboden in vielen Teilen der Welt auf natürliche Weise auftritt.Dies mag eine potenzielle Energiequelle sein, aber es besteht auch die Bedenken, dass eine plötzliche Freisetzung großer Mengen an Clathratmethan, die möglicherweise durch die globale Erwärmung ausgelöst wirdMoleküle, die zu 12 Pentagonal -Gesichtern angeordnet sind, mit einem hohlen Zentrum, das von einem „Gastmolekül“ besetzt werden kann.Die Struktur wird im Wesentlichen durch Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Wassermolekülen zusammengehalten, aber von den Gastmolekülen stabilisiert.Da die Dodekaeder nicht zusammengepackt werden kann, um den gesamten verfügbaren Raum zu füllen, treten auch andere polyedrische Formen auf, so dass ein Gitter gebildet wird.Aufgrund dieser Variation der Käfigformen und der Tatsache, dass nicht alle Käfige notwendigerweise besetzt sind, können Clathrate nicht präzise chemische Formeln gegeben werden.Clathrat -Gastmoleküle können Kohlenwasserstoffgase wie Methan oder Ethan, Sauerstoff, Stickstoff und Kohlendioxid sein.Diese Verbindung tritt an verschiedenen Stellen an den Rändern aller Kontinente und in den Permafrostregionen Sibiriens und Alaskas in großen Mengen auf.Es wurde geschätzt, dass diese Ablagerungen die größte Reserve von Kohlenwasserstoffen auf dem Planeten darstellen, weit über bekannte Reserven für Kohle, Öl und Erdgas.Es wird angenommen, dass sie aus Methan gebildet haben, das durch mikrobielle Aktivität unter den anaeroben Bedingungen unter Sedimenten direkt unterhalb der Oberfläche des Meeresbodens oder an Land, an denen die Temperaturen ausreichend niedrig sind, hergestellt haben.Selbst in tropischen Regionen sind die Temperaturen des Meeresbodens für die Bildung von Clathrat niedrig genugErdgasquelle.Es kann jedoch schwerwiegende technische Schwierigkeiten geben, die an seiner Extraktion verbunden sind, die es unwirtschaftlich machen.Die Sowjetunion unternahm in den 1960er und 1970er Jahren eine Reihe erfolgloser Versuche, Gas aus sibirischen Permafrost -Clathrat -Ablagerungen zu extrahieren.Es besteht auch Bedenken, dass die Methoden zur Freigabe des eingeschlossenen Gas die Ablagerungen destabilisieren können, was möglicherweise zu Absenkt und Erdrutschen führen kann.Sie sind außerhalb der Temperatur- und Druckbedingungen, unter denen sie auftreten, nicht stabil, und es besteht die Sorge, dass die globale Erwärmung sie instabil machen kann.Dies stellt eine zweifache Bedrohung dar.

Zunächst könnte das Schmelzen von Clathrateis mit Sedimenten an kontinentalen Rändern zu massiven Erdrutschen und daraus resultierenden Tsunamis führen.Es gibt Hinweise aus der relativ jüngsten geologischen Vergangenheit, dass dies vor der Küste Norwegens geschehen könnte.Zweitens ist Methan ein starkes „Gewächshaus“ -Gas, das Wärme in der Atmosphäre in noch größerem Maße als Kohlendioxid fängt.Die plötzliche Freisetzung großer Mengen dieses Gases könnte die globale Erwärmung beschleunigen, was wiederum eine weitere Destabilisierung verursachen könnte.Auch hier gibt es geologische Hinweise darauf, dass dies in der Vergangenheit durch natürliche Prozesse geschehen ist, und es gibt ab 2011 besonders besorgt über Methanhydrat in Permafrostablagerungen.