L’Schwefelhexafluorid es ist eine Verbindung mit einer chemischen Formel SF6, bestehend aus einem Schwefelatom und 6 Fluoratomen. Es ist ein Gas, das dafür bekannt ist, dass es den Tonus derjenigen, die es einatmen, erheblich senken kann (sozusagen das Gegenteil von dem, was Helium bewirkt), aber es ist auch das stärkste bekannte Treibhausgas mit einer wärmenden Wirkung auf die Atmosphäre 23.900 Mal größer als das mehr als Kohlendioxid (CO2); Glücklicherweise stellt dieses Gas nur das dar 3% Treibhausgasemissionen und trägt daher relativ wenig zur globalen Erwärmung bei.
Was ist Schwefelhexafluorid und welche Eigenschaften hat es?
Das Schwefelhexafluorid-Molekül besteht aus einem zentralen Schwefelatom, an das sechs Fluoratome gebunden sind, die in Form eines Oktaeders, also einer Doppelpyramide, angeordnet sind. Es liegt hauptsächlich in Form eines geruchlosen, farblosen und ungiftigen Gases vor. Es kommt in der Natur selten vor: Sein Vorkommen in der Atmosphäre ist hauptsächlich auf menschliche Aktivitäten zurückzuführen. Auf Meereshöhe hat es eine Dichte, die etwa 5,1-mal größer ist als die von Luft.
Warum es das stärkste Treibhausgas ist und welche Risiken es für die Umwelt birgt
Schwefelhexafluorid ist das stärkste Treibhausgas, da es Infrarotstrahlung sehr effizient absorbiert.
Tatsächlich erzeugen einige Gase aufgrund der Verteilung der elektrischen Ladung in den Molekülen, aus denen sie bestehen, einen Treibhauseffekt. Unter bestimmten Bedingungen ermöglicht eine asymmetrische Ladungsverteilung, dass Moleküle Infrarotstrahlung absorbieren und wieder abgeben, beispielsweise die Strahlung, die die Erde zur Abkühlung in den Weltraum abgibt; Dadurch kann Infrarotstrahlung (die Wärme transportiert) schwerer von unserem Planeten entweichen und erwärmt so die Atmosphäre.
Aufgrund seiner oktaedrischen Struktur und Zusammensetzung ist das Schwefelhexafluorid-Molekül äußerst effizient bei der Absorption von Infrarotstrahlung, was es zu einem starken Treibhausgas macht. Erschwerend kommt hinzu, dass es sich um ein Gas handelt untätig in der Troposphäre, das heißt, es nimmt nicht an chemischen Reaktionen teil, wenn es sich im untersten Teil unserer Atmosphäre befindet. Ein SF-Molekül6 damit es dauern kann von 800 bis 3200 Jahren in unserer Atmosphäre, bevor es sich zersetzt: Diese lange Lebensdauer ermöglicht es dem Gas, sich – wenn auch langsam – in der Atmosphäre anzureichern.
Die Konzentration in der Atmosphäre ist erfreulicherweise gering und liegt bei ca 11,5 Teile pro Billion: Einfach ausgedrückt bedeutet dies, dass auf 11.500 Milliarden atmosphärische Moleküle eines Schwefelhexafluorid (zum Vergleich: CO) kommt2 hat eine Konzentration von etwa 420 Teilen pro Million, was viel höher ist). Die Konzentration nimmt jedoch zu (um etwa 0,4 Teile pro Billion pro Jahr), hauptsächlich aufgrund seiner Verwendung im globalen Elektrizitätssystem.
Was sind seine industriellen Anwendungen?
Der Haupteinsatzbereich dieses Gases liegt im Bereich der Stromübertragung bei Hoch- und Mittelspannung: Seine chemische Stabilität und die hohe Elektronegativität der Fluoratome, die in der Lage sind, Elektronen einzufangen und Lichtbögen zu „löschen“, führen dazu, dass das Gas stark ist isolierende Eigenschaften mit hoher dielektrischer Leistung. Das Vorhandensein von SF6 erhöht daher die Spannung, die zwischen zwei Polen (zum Beispiel bei einem offenen Schalter) erreicht werden kann, bevor es zu einer Entladung kommt.
Eine weitere wichtige Anwendung ist die von Kontrastmittel für Ultraschall in Form von Mikrobläschen: Da es sich um ein wenig reaktives und in Wasser nicht lösliches Gas handelt, behalten diese Bläschen ihre Struktur im Kontakt mit menschlichem Gewebe („in vivo“) bei und erzeugen bei Ultraschalleinwirkung aufgrund der Volumenänderung Pulsationen die den Kontrast der Instrumente erhöhen.
Angesichts der Gefährlichkeit des Gases wurden im Laufe der Zeit viele andere, weniger „kritische“ Verwendungszwecke aufgegeben: In Europa wurde die Verwendung sogar aufgegeben seit 2007 eingeschränkt. Die Nutzungen wie diese sind somit verfallen Schalldämmung in doppelt verglasten Fenstern, sowie das von Gas zum Aufpumpen der Reifen von Pkw und Lkw.
Diese letzte ungewöhnliche Anwendung garantiert a über die Monate konstanterer Druck im Vergleich zum herkömmlichen Aufblasen mit Druckluft: Während die Stickstoff- oder Sauerstoffmoleküle klein genug sind, um durch den Gummi zu dringen, sind es die größeren SF-Moleküle6 sie gingen viel langsamer „verloren“. Leider war diese Option aufgrund der Schwierigkeit, das Benzin bei der Reifenentsorgung zurückzugewinnen, zu wirkungsvoll und wurde deshalb verboten.
