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Wie entsteht Methan?

Methan ist brennbares und geruchloses Gas und die einfachste Kohlenwasserstoffverbindung. Doch wie entsteht diese Verbindung auf natürlichem Wege und wie kann sie künstlich hergestellt werden?

Auch Kühe produzieren Methan.
Auch Kühe produzieren Methan.

Die chemische Verbindung CH4, auch Methan genannt, ist die einfachste Kohlenwasserstoffverbindung und ein Alkan. Dieser Stoff ist ein brennbares, farb- und geruchloses Gas und wird häufig als Energiequelle oder für chemische Synthesen benutzt. Methan kommt in großen Mengen in der Umwelt vor, kann aber auch synthetisch hergestellt werden.

So entsteht CH4 auf natürlichem Weg

  • Methan entsteht auf natürlichem Weg durch Bakterien. Dabei kann nicht eine Bakterienart Kohlenstoffverbindungen direkt in Methan umwandeln, sondern mehrere Schritte mit verschiedenen Bakterienstämmen sind notwendig.
  • Lange Kohlenstoffketten wie Kohlenhydrate, Fette und Proteine werden im ersten Schritt durch die Enzyme bestimmter Bakterien in einer Hydrolyse, also mit Hilfe von Wasser, gespalten, sodass Monomere entstehen.
  • Im nächsten Schritt wandeln Bakterien diese Monomere in Säuren und Alkohole um. Bei dieser Reaktion entstehen nebenbei auch Wasserstoff, Schwefelwasserstoff, Kohlenstoffdioxid und Ammoniak.
  • Im Folgenden werden die Alkohole und Säuren alle in Ameisensäure umgewandelt, die im nächsten Schritt durch spezielle Bakterien mit Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid in Methan umgewandelt werden. Dieser Prozess wird Methanogenese genannt.
  • Diese speziellen Bakterien, die Methanogenese betreiben können, gehören zu der Klasse der Archaeen und werden auch Methanbildner genannt.
  • Viele Tiere, wie zum Beispiel Kühe, sind dafür bekannt, auch Methan auszustoßen. Dabei produzieren nicht die Kühe selbst Methan, sondern durch die Bakterien im Darm der Tiere entsteht dieses Gas.

Die chemische Synthese von Methan

  • Im Labormaßstab wird Methan nicht mit Hilfe von Bakterien hergestellt, sondern in der Regel mit Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid oder Kohlenstoffmonoxid.
  • Alternativ kann aber auch Natriumacetat zusammen mit Natriumhydroxid erhitzt werden. Bei dieser Reaktion entstehen Methan und Natriumcarbonat.
  • Weitere chemische Reaktionen für die Methansynthese sind durchaus denkbar. Zum Beispiel liefert Salzsäure zusammen mit Aluminiumcarbid auch Methan. Die Syntheseart sollte einfach den Örtlichkeiten und den zur Verfügung stehenden Edukten angepasst werden.
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