Inertgas

Als Inertgase bezeichnet man Gase, die sehr reaktionsträge (inert) sind, sich also an nur wenigen chemischen Reaktionen beteiligen. Wenn sie Molekülverbindungen sind, so zeichnen sie sich in der Regel durch eine stark negative Standardbildungsenthalpie aus. Ob man ein bestimmtes Gas für eine bestimmte Anwendung als Inertgas bezeichnet, ist allerdings dennoch vom konkreten Fall abhängig. Zu den Inertgasen gehören zum Beispiel Stickstoff und sämtliche Edelgase (Helium, Neon, Argon, Krypton, Xenon, Radon). Inertgase finden Verwendung, um etwa von bestimmten chemischen Reaktionen andere Gase, wie zum Beispiel Luft, fernzuhalten. In der Regel dienen Inertgase dazu, den Sauerstoffanteil zu reduzieren oder ganz zu ersetzen und die Reaktionswärme aufzunehmen, so dass sich eine Verbrennung nicht weiter fortpflanzen kann.

Technische Anwendungen für Inertgase

• Inertgase werden in der Chemischen Industrie als Schutzgas in Lagertanks zum Explosionsschutz beaufschlagt, außerdem werden sie zur Produktionssicherung verwendet.
• Schifffahrt (Explosionsschutz): Bei Tankern wird beim Herauspumpen (Löschen) der brennbaren Flüssigladung zum Auffüllen des entstehenden Restvolumens im Tank Inertgas eingefüllt, um zu verhindern, dass ein explosives Luft/Gasgemisch entsteht, welches durch Funken gezündet werden könnte. Hierzu werden in der Öltankerfahrt die inerten Abgase der Hauptantriebsanlage (Dieselmotorabgase beim Motorschiff oder Kesselabgase beim Turbinenschiff) verwendet. Auf Flüssiggastankern sind spezielle Inertgasanlagen installiert, da die qualitativen Anforderungen an das Inertgas höher sind als in der Öltankerfahrt. In einer Brennkammer wird schwefelarmes Dieselöl so verbrannt, dass der Restsauerstoffgehalt im Abgas 0,2 Vol.-% nicht übersteigt. Anschließend werden mittels Seewasser Rußpartikel und wasserlösliche Substanzen ausgewaschen. Danach wird das Gas mit Hilfe einer Kälteanlage (Kältetrockner) auf 8 bis 10 °C abgekühlt, dabei kondensiert das im Gas enthaltene Wasser und wird über einen Abscheider entfernt. Dem so vorgetrockneten Gas wird anschließend in einem Adsorptionstrockner die Restfeuchte entzogen, um den je nach Ladung geforderten Taupunkt sicherzustellen, so muss in der LNG-Fahrt ein Taupunkt ≤ −40 °C sichergestellt werden. Zum Inertisieren der Barrieren wird in der Flüssiggasschifffahrt Stickstoff verwendet. Dieser wird entweder in flüssiger Form mittels Tankwagen an Bord geliefert und dort je nach Bedarf verdampft oder mittels Membrananlagen an Bord aus der Luft gewonnen.
• Kampfflugzeuge (Brand- und Explosionsschutz): ähnlich wie in der Schifffahrt werden auch hier die Treibstofftanks mit einem inerten Gas beaufschlagt, um Feuer und Explosion zu verhindern. Zur Anwendung kommt trockener Stickstoff. Seit einem Boeing 747-Absturz, der durch Explosion eines Treibstofftanks durch Funkenbildung der Tankelektrik verursacht wurde, ist auch in der zivilen Luftfahrt die Diskussion über den inneren Schutz der Tankanlage entbrannt. Neben der Möglichkeit, inertes Gas wie bei Kampfflugzeugen anzuwenden, wird auch nach Möglichkeiten gesucht, das Kerosin so zu beeinflussen, dass es unter den im Tank herrschenden Bedingungen unbrennbar oder zumindest schwer entflammbar ist.
• Brandschutz: Einsatz von Inertgasen zur Brandbekämpfung in Inertgas-Löschanlagen oder zum präventiven Brandschutz durch Inertisieren in Aktiven Brandvermeidungssystemen
• Schweißen, dort wird Argon als Schutzgas eingesetzt
• Tauchen, dort wird Helium in Atemgasmischungen als Mittel gegen die Stickstoffnarkose eingesetzt
• Gaschromatographie, dort Einsatz als mobile Phase (Trägergas)
• Inertgassysteme, ein typisches Beispiel hierfür ist der sogenannte Handschuhkasten (glove box)
• Chemische Synthese, wenn Reaktionskomponenten mit Sauerstoff, Feuchtigkeit, Kohlendioxid oder auch Stickstoff (z. B. metallisches Lithium) ungewollt reagieren würden (Schutzgas- oder Schlenktechnik)
• Anästhesie, dort wurde das Lachgas lange Zeit als Inertgas betrachtet und aus diesem Grund nicht in die toxikologische Beurteilung der Narkosegasexposition des Anästhesiepersonals einbezogen
• Verpackungstechnik, zur Verlängerung der Haltbarkeit und Konservierung des Aromas von Lebensmitteln
• In Glühlampen, um das Verglühen der Wendel zu verhindern (normale Umgebungsatmosphäre würde die Wendel sofort durchglühen lassen)
• Als Antriebsmethoden für die Raumfahrt in Raumsonden oder Raumstationen, meist für Steuerungsdüsen als auch einzige Antriebsquelle
• TRGI: z. B. zur Dichtheitsprüfung von Gasanlagen.

Literatur

• International Maritime Organization: Inert gas systems. 3. Auflage. IMO Publishing, 1990, ISBN 9280112627; Digitalisat