Brennbare Gase (oder Dämpfe) sind solche Gase, die eine explosionsfähige Atmosphäre bilden, wenn sie in einem bestimmten Verhältnis mit Luft gemischt werden. Zu den brennbaren Gasen zählt vor allem Methan (CH4) als Hauptbestandteil von Erdgas. Je nach Erdgasqualität (L- oder H-Gas) liegt der Methananteil zwischen gut 80 Vol.% (L-Gas) und bis zu 97 Vol.% (H-Gas). Methan hat eine geringere relative Dichte im Verhältnis zu Luft, ist daher leichter und steigt in freier Umgebung nach oben.

Beispiele für brennbare Gase: Methan, Propan und Butan

Neben Methan zählen, die häufig in flüssiger Form vorkommenden Gase, Propan (C3H8) und Butan (C4H10) ebenfalls zu den brennbaren Gasen. Unter Normalbedingungen (Atmosphärendruck, Raumtemperatur) sind sie gasförmig, lassen sich aber bei Raumtemperatur mit relativ geringem Druck verflüssigen. Sie haben eine höhere relative Dichte als Luft und bleiben daher im gasförmigen Zustand am Boden. Alle drei Gase gehören neben Ethan (C2H6) – einem weiteren Bestandteil von Erdgas – zu den Kohlenwasserstoffen, da sie aus einem oder mehreren Kohlenstoffatomen mit jeweils dazugehörigen Wasserstoffatomen bestehen.

Methan

Methan kommt auf der Erde vielfach vor und wird ständig neu gebildet, z. B. bei geologischen Prozessen. Die Methankonzentration in der Erdatmosphäre liegt bei knapp 2 ppm. Methan entsteht außerdem beim Faulen organischer Stoffe unter Luftabschluss oder der anaeroben Gärung als Gemisch mit Kohlenstoffdioxid, bspw. in Sümpfen oder bei Verrottungsprozessen in der Natur. Häufig werden auch Begriffe wie Sumpfgas, Faulgas, Kanalgas, Klärgas oder Deponiegas für dieses Gemisch verwendet, da es auch auf Deponien oder in Abwasser- bzw. Kanalschächten entstehen kann. Anders als Erdgas enthalten diese Gemische jedoch kein Ethan und keine höheren Kohlenwasserstoffe wie z. B. Propan und Butan. In Biogasanlagen hergestelltes Biogas enthält in etwa 60 Vol.% Methan und 35 Vol.% Kohlenstoffdioxid.

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Wasserstoff: Energieträger der Zukunft

Wasserstoff (H2) ist ebenfalls ein brennbares Gas, kommt jedoch in der freien Natur in reiner und gasförmiger Form kaum vor. Der Großteil des auf der Erde vorkommenden Wasserstoffs ist im Wasser gebunden und muss daher künstlich hergestellt werden, z. B. durch Elektrolyse von Wasser. Da bei der Verbrennung von Wasserstoff reiner Wasserdampf (H2O) und keine CO2-Emissionen entstehen, wird er als Energieträger der Zukunft im Kampf gegen den Klimawandel angesehen. Mittlerweile wird Wasserstoff in Mengen bis 10 Vol.% teilweise schon dem Erdgas beigemischt. Höhere Beimischungen von 20 Vol.% oder 30 Vol.% H2 befinden sich im Test. Außerdem werden vereinzelt reine Wasserstoffnetze (d. h. 100 Vol.% H2), häufig als kleine Insellösungen in der Nähe von Erzeugungsanlagen oder großen Transportleitungen, zur Energieversorgung betrieben sowie Wasserstofftankstellen für den Verkehrssektor.

Eigenschaften von brennbaren Gasen: Explosionsgrenzen und Zündtemperatur

Bei brennbaren Gasen sind die Mindestzündtemperatur und -energie sowie der Zündbereich wichtige Eigenschaften. Der Zündbereich bzw. die Explosionsgrenzen geben den Bereich an, innerhalb dessen im Gemisch mit Luft bzw. Sauerstoff eine Entzündung oder Explosion stattfinden kann.

Zusätzlich ist die Mindestzündtemperatur und -energie erforderlich. Deswegen wird bei brennbaren Gasen auch häufig das sogenannte Explosionsdreieck, bestehend aus Brennstoff, Sauerstoff und Zündquelle angeführt.

Erst wenn diese drei Faktoren gemeinsam auftreten, kann eine Explosion stattfinden. Anders ausgedrückt kann in Abwesenheit einer der drei Faktoren keine Zündung bzw. Explosion stattfinden.

Bei den Explosionsgrenzen spricht man von UEG (untere Explosionsgrenze) und OEG (obere Explosionsgrenze). Die UEG von Methan liegt bei 4,4 Vol.%, die OEG bei 17 Vol.%.

Bei Wasserstoff ist der Zündbereich weitaus größer, da die UEG bei 4 Vol.% liegt, die OEG jedoch bei 77 Vol.%. Zudem ist die Zündenergie bei Wasserstoff um mehr als das Zehnfache im Vergleich zu Methan geringer. Daher ist gasförmiger Wasserstoff so gefährlich und in der höheren Explosionsgruppe IIC gegenüber IIA für Methan eingestuft.

Weitere brennbare Gase sind Aceton, Benzol, Ethanol, Ethylen, Ethylenoxid, Hexan, i-Propanol, n-Nonan, Methylmethacrylat, und viele weitere, die überwiegend bei industriellen Anwendungen auftreten.

Industrie Warnung

Sicherheitsmaßnahmen im Umgang mit brennbaren Gasen

Im Umgang mit brennbaren Gasen ist ein hohes Maß an Vorsicht erforderlich. Aus diesem Grund werden stationäre oder mobile bzw. tragbare Gaswarngeräte für den Personenschutz eingesetzt. Die DGUV Regel 113-004 fordert für Freigabemessungen in Behältern, Silos und engen Räumen geschultes Personal mit Fachkunde in Bezug auf Messgeräte, Messverfahren und die zu messenden Gefahrstoffe. Zur Umsetzung angemessener Sicherheitsmaßnahmen in der Praxis und zum Schutz ihrer Mitarbeitenden bieten wir ein Seminar Fachkunde zum Freimessen an.

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