Aardgas bestaat voor het grootste deel uit methaan (CH₄), aangevuld met kleinere hoeveelheden andere gassen zoals stikstof, hogere koolwaterstoffen en kooldioxide. De exacte samenstelling verschilt per vindplaats, maar methaan is altijd de dominante component. Dat maakt aardgas een relatief schone brandstof vergeleken met steenkool of olie, omdat methaan bij verbranding minder koolstof per eenheid energie vrijgeeft.
De hoofdcomponenten van aardgas
Methaan is veruit de belangrijkste component in aardgas. Bij de meeste aardgasbronnen wereldwijd ligt het methaangehalte tussen de 70% en 95%. Methaan bestaat uit één koolstofatoom met vier waterstofatomen (CH₄) en verbrandt relatief schoon tot water en kooldioxide.
Naast methaan bevat aardgas bijna altijd een aantal andere stoffen:
- Hogere koolwaterstoffen: ethaan (C₂H₆), propaan (C₃H₈) en butaan (C₄H₁₀). Dit zijn ook brandbare gassen, maar met een langere koolstofketen dan methaan.
- Stikstof (N₂): een niet-brandbaar gas dat de verbrandingswaarde van aardgas verlaagt. Bij Nederlands Gronings gas is het aandeel stikstof relatief hoog.
- Kooldioxide (CO₂): ook niet-brandbaar, en in kleine hoeveelheden aanwezig.
- Zwavelverbindingen: in ruwe vorm bevat aardgas soms waterstofsulfide (H₂S). Dit wordt vóór distributie verwijderd. Aan het aardgas in het net wordt juist kunstmatig een zwavelachtige stof (mercaptaan) toegevoegd, zodat een gaslek ruikbaar is.
- Waterdamp: aanwezig in ruwe aardgas, maar grotendeels verwijderd bij de verwerking.
Samenstelling aardgas uit Groningen
Het Nederlandse aardgas uit het Groningse gasveld bij Slochteren heeft een specifieke samenstelling die afwijkt van veel andere gasbronnen. Volgens Wikipedia bestaat dit gas voor 81,9% uit methaan, voor 3,3% uit hogere koolwaterstoffen, voor 14% uit stikstof en voor 0,8% uit andere stoffen waaronder kooldioxide.
Dat hoge stikstofgehalte van 14% is opvallend. Het zorgt ervoor dat Gronings gas een lagere verbrandingswaarde heeft dan het zogenoemde hoogcalorisch gas (H-gas), dat in veel andere landen wordt gebruikt. Gronings gas valt in de categorie laagcalorisch gas, ook wel L-gas genoemd. Nederland heeft jarenlang L-gas geëxporteerd naar buurlanden als België, Duitsland en Frankrijk, die hun toestellen daarop hadden afgestemd.
Laagcalorisch versus hoogcalorisch gas
Het onderscheid tussen L-gas en H-gas draait vooral om de Wobbe-index, een maat voor de verbrandingswaarde gecorrigeerd voor de dichtheid van het gas. L-gas heeft een lagere Wobbe-index dan H-gas. Dat klinkt technisch, maar heeft praktische gevolgen: een gasketel of gasfornuis afgesteld op L-gas werkt niet optimaal op H-gas zonder aanpassing.
Omdat de Groningse gaswinning wordt afgebouwd en gestopt, schakelt Nederland over naar H-gas, dat onder andere uit Noorwegen en via LNG-terminals wordt geïmporteerd. Miljoenen woningen en apparaten moeten daarvoor worden omgesteld. Dit is een groot logistiek project dat al jaren loopt.
Aardgas versus lng en biogas
Vloeibaar aardgas (LNG, liquefied natural gas) heeft in principe dezelfde chemische samenstelling als gewoon aardgas, maar is afgekoeld tot ongeveer min 162 graden Celsius zodat het vloeibaar wordt. Daardoor neemt het veel minder ruimte in en is het makkelijker te transporteren over zee.
Biogas heeft een vergelijkbare samenstelling als aardgas, maar komt uit organisch materiaal zoals mest of GFT-afval. Het ruwe biogas bevat veel CO₂ (soms 30 tot 45%) en moet worden opgewerkt tot biomethaan voordat het geschikt is voor het gasnet. Na opwerking is de samenstelling vrijwel gelijk aan die van fossiel aardgas.
Wat verandert er bij verbranding?
Bij volledige verbranding van methaan ontstaan kooldioxide en water: CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O. Omdat methaan relatief weinig koolstof bevat per eenheid energie, stoot aardgas bij verbranding minder CO₂ uit dan steenkool of stookolie voor dezelfde hoeveelheid warmte. Dat maakt aardgas als fossiele brandstof minder vervuilend, maar het blijft een fossiele brandstof die bijdraagt aan de uitstoot van broeikasgassen.
Onverbrande methaan die ontsnapt bij winning of transport is wél een sterk broeikasgas, veel krachtiger dan CO₂ over een periode van twintig jaar. De samenstelling van aardgas bepaalt dus niet alleen de verbrandingseigenschappen, maar ook welke risico’s er kleven aan lekkage tijdens de hele productieketen.
De samenstelling van aardgas is kortom geen vast gegeven: het verschilt per bron en bepaalt hoe het gas wordt gebruikt, getransporteerd en welke apparaten ermee kunnen werken. Voor de energietransitie is dit relevant, omdat de overstap van L-gas naar H-gas of naar biogas technische aanpassingen vraagt van zowel het netwerk als de eindgebruiker.
