Vorarlberger Forscher entdecken neues Gasspeicherverfahren

Sie entwickeln daraus ein neues Syntheseverfahren für Gashydrate und melden es zum Patent an. Damit ist ihnen ein großer Clou gelungen, der einiges verändern kann. Denn Gashydrate sind eine vielversprechende Möglichkeit, energiewirtschaftlich relevante Gase zu speichern.

„Diese Entdeckung ist eigentlich deshalb zustande gekommen, weil wir als eher kleine Forschungseinrichtung anders agieren müssen als die großen Forschungszentren. Zum Beispiel entwickeln und bauen wir viele unserer Versuchsaufbauten selbst, wodurch sich weltweit einzigartige Experimente durchführen lassen“, erklärt Stefan Arzbacher mit einem schelmischen Lächeln.

Bei einem dieser Experimente entdeckten die Forscher einen Prozess, der bisher übersehen wurde. Aus dieser Entdeckung entstand die Idee für ein neues Verfahren zur künstlichen Herstellung von Gashydraten direkt aus der Gasphase.

Was sind Gashydrate?

„Ganz einfach ausgedrückt sind Gashydrate eisähnliche Festkörper in denen Gasmoleküle in Käfigen aus Wassermolekülen gefangen sind“, erklärt Stefan Arzbacher. Beispiele für natürlich vorkommende Gashydrate finden sich im Permafrost oder am Meeresboden. Das dort gespeicherte Erdgas bildet eine der größten Energieressourcen der Welt.

Das Gas hat in Hydraten eine hohe Dichte. Die Käfige aus Wassermolekülen verhindern einen plötzlichen Zerfall und damit das explosionsartige Entweichen des Gases. Diese Eigenschaften machen künstlich hergestellte Gashydrate zu einer interessanten und sicheren Alternative für die Speicherung von energiewirtschaftlich relevanten Gasen.

Neues Verfahren

Das Forschungszentrum Energie der FH Vorarlberg experimentiert seit einigen Jahren mit Gashydraten. „Es geht in erster Linie darum, die Stabilität und Qualität von Gashydraten zu erhöhen“, beschreibt Stefan Arzbacher das Ziel der Forschung. Hierzu nutzt das Forschungszentrum neben der Computertomographie-Infrastruktur vor allem auch selbst entwickelte Experimente und Versuchsaufbauten.

„Rückblickend würde ich sagen, weil wir kein Standardequipment verwendet haben, sind wir auf diesen bisher unentdeckten Prozess gestoßen“, ist Stefan Arzbacher stolz. Was die Forscher im Computertomographen beobachtet haben, ähnelt der Entstehung von Eisblumen am Fenster. „Eisblumen entstehen, wenn Wasserdampf aus der Luft an der kalten Scheibe zu Eiskristallen gefriert. Bei unseren Gashydraten ist es ähnlich. Diese bilden sich wenn der Wasserdampf aus einem Gasgemisch an einer gekühlten Oberfläche kristallisiert.“

In weiteren Experimenten konnten die Forscher die Wachstumsgeschwindigkeit kontrollieren und auch die Konzentration von Wasserdampf und Gas. Damit ist der Prozess der Gashydratbildung steuerbar.

Patent angemeldet

Inzwischen hat die FH Vorarlberg das Verfahren zum Patent angemeldet. „Dazu habe ich rund 100 Patente aus diesem Bereich geprüft und nichts Ähnliches gefunden“, berichtet Arzbacher. „Die Patentanmeldung ist ein erster Schritt im Transfer von neuen Erkenntnissen unserer Forschung in die Entwicklung einer neuartigen Technologie auf der Basis von Gashydraten.“

Energietechnische Nutzung

Künstlich hergestellte Gashydrate spielen in der Energieforschung eine wichtige Rolle. Arzbacher erklärt: „Wenn wir heute Energie durch Windkraftwerke oder Sonnenkollektoren erzeugen, dann ist diese Energiegewinnung großen Schwankungen unterworfen. Deshalb müssen wir überschüssige Energie speichern und bei Bedarf wieder abrufen können. Gashydrate sind eine Möglichkeit, große Energiemengen über einen langen Zeitraum platzsparend und sicher zwischenzulagern.“

Auch Abgase von Kraftwerken oder Begleitgase bei der Erdölgewinnung könnten in Gashydraten eingelagert werden. In all diesen Anwendungen liegt großes Potential für ein kostengünstiges Verfahren.

Für die Getränkeindustrie

Eine weitere Möglichkeit, Gashydrate zu nutzen, bietet sich in der Getränkeindustrie. „Die Kohlensäure lässt sich beispielsweise in Hydrateiswürfeln einlagern, die mit Sirup angereichert sind. Der Konsument kauft diese Eiswürfel, löst sie in der richtigen Menge Wasser auf und hat damit genau die Limonade, die er ansonsten in Flaschen kauft.“

(red)