Chemische Frage: Bitumen und Brennbarkeit

[silke-k-weiler]

Hallo,

die betreffende Szene, um die es geht, ist an die La Brea Tar Pits in L.A. angelehnt. Mein (pseudo-mittelalterliches) Setting ist unterirdisch. In einem weitläufigen Höhlensystem tritt an einigen Stellen Erdöl aus. Wenn ich alles richtig verstanden habe, reagiert Erdöl an der Luft allmählich zu Bitumen. Meine Frage ist, wie brennbar ist das Zeug? Es heißt, es reagiere im Brandfall heftig mit Sauerstoff. Und die Bitumenbrand-Videos auf YouTube sehen auch sehr vielversprechend aus. Die Frage ist nur: Was braucht es, um den Brand auszulösen? Reicht eine Fackel? Zum Entzündungspunkt finde ich Werte von etwa 230°. Damit sollte die Hitze einer Fackel reichen.
Die zweite Frage gilt der Atemluft in der Höhle. Sollte dort Erdöl austreten, treten unter Umständen auch Gase aus, die der Gesundheit nicht so förderlich sind - nehme ich mal an. Zumindest die flüchtige Bestandteile würden in die Raumluft übergehen. Ich habe noch keine Rechercheergebnisse zu der Frage, ob ich eine Durchquerung der Höhle überhaupt überlebe und nicht nach zwei Schritten ohnmächtig ins Bitumen plumpse.
Ich muss dazu sagen, dass an der Erdölnummer nicht mein Leben hängt, obwohl ich sie im Moment noch ganz schick finde. Aber bevor es nicht plausibel rüberkommt, würde ich auch drauf verzichten.
Sollte also jemand dazu eine Idee oder ein abgeschlossenes Chemie-Studium haben oder Ingenieur sein oder auf Bohrinseln arbeiten, freue ich mich über Rückmeldungen.

Viele Grüße
Silke

[Michel]

Bin kein Chemiker. Aber meines Wissens ist Bitumen der Teil des Erdöls, der beim Raffinieren "ganz unten" hängenbleibt und am schwersten entflammbar ist. Die Bitumenbrände, die ich bei Youtube finde, haben mit der Verarbeitung zu tun, z.B. beim Dichten von Flachdächern. Da wird mit einem Brenner die Dachpappe erwärmt und wenn man zu lange draufhält, ist eben der Flammpunkt erreicht. Zusätzlich dient die Pappe dann als Docht. Dass sich das Zeug in einer Höhle entzündet, kann ich mir nur schwer vorstellen, da müsste die Fackel schon lange auf einer Stelle liegen und ein Abführen der Wärme ins drunterliegende Gestein erschwert sein.
Atemprobleme sind prinzipiell schon vorstellbar, wenn aus einer erhitzten Bitumenmasse Dämpfe austreten. Vielleicht findest Du hier ein paar nützliche Hinweise.
Das Erdöl selbst ist, glaube ich, auch nicht automatisch entflammbar. Aber es enthält auch kurzkettige Kohlenwasserstoffe mit niedrigerem Zündpunkt. Wenn es aus großer Tiefe aufsteigt, deswegen noch heiß ist und Kohlenwasserstoffe ausdünstet, kann ich mir sowohl schädliche Gase als auch einen seeeehr großen Brand/ eine Explosion vorstellen. Gab es da nicht mal eine epische Fantasy-Reihe, in deren Verlauf eine ganze Stadt durch so etwas abgefackelt wurde? Komme nicht auf den Namen.
Wenn Du eine Explosion brauchst, wäre Grubengas, wie es in Kohlebergwerken auftritt (Schlagende Wetter) weit gefährlicher. Das ist ein zündfähiges Gemisch aus normaler Luft incl. Sauerstoff und Methan und kann schwerste Explosionen verursachen. Nur ist es dann unwahrscheinlich, dass jemand überlebt, um von dem Unglück zu berichten.

Ich hoffe, da ist etwas Nützliches dabei.

[Willebroer]

Ich finde es schwierig, die Existenz unterirdischer Höhlen mit diesem Teersumpf zu vereinbaren. Die Höhlen wären doch längst vollgelaufen. Es sei denn, ein aktuelles Ereignis hätte den Zustrom ausgelöst. Und wenn das so wäre, dann würde - wie Michel schon sagte - das Erdöl fließen und nicht nur zähes Bitumen. Die flüchtigen Gase oder leichteren Kohlenwasserstoffe können sich natürlich leichter entzünden.

Wenn es solche Höhlen gäbe, dann würde eine heutige moderne Expedition mit Sicherheit nicht ohne Schutzausrüstung (Gasmasken, Sauerstoffversorgung) dort eindringen.

Aber was heißt das für die konkrete Handlung? Der Markt ist voll mit abenteuerlichen Geschichten, die man im realen Leben (vermutlich) nie überleben würde. Der Autor entscheidet, ob er das Unwahrscheinliche eintreten lassen will. Und der Unterschied zwischen unwahrscheinlich und unmöglich ist nicht immer klar zu definieren.

[Gast]

Bin keine Chemikerin. Egal: Unter der selbstgebauten Terrasse meines Elternhauses hatte mein Vater eine alte Doppelkochplatte stehen und einen alten Topf. Damit erhitzte er immer mal wieder pechschwarze Bitumenbrocken, um die die Fugen zwischen den selbstgegossenen Betonflächen unter der Terrasse auszugießen. Es roch durchdringend, aber in Flammen aufgegangen ist da nichts. Die Flächen des rohen Bitumens glänzten schön und fühlten sich glatt an, die Stücke ein wenig elastisch.

[silke-k-weiler]

Hallo,

zunächst einmal ganz lieben Dank für eure Antworten. Aber:

  MEIN HERZ HÄNGT DOCH DRAN! BUHUU!

Spaß beseite. Also:

Ich merke schon, das Überleben der durch die Höhle tappenden Menschen mit "Pyrotechnik" zu kombineren, wird schwierig.

[Willebroer]

Keine Sorge. Irgendeine Lösung gibt es immer!

Realitäten wie La Brea können auch dann als Inspiration dienen, wenn am Ende kaum noch was davon übrigbleibt.

Wenn du genau weißt, was du erreichen willst, wirst du eine Lösung finden. Manchmal genügt sogar Wasser. Oder Vulkanismus. Oder eine besonders brüchige Gesteinsstruktur.

Theoretisch wäre ein unterirdisches Höhlen-La-Brea möglichdenkbar, wenn die Höhle groß genug ist (kleine Seitengänge nicht ausgeschlossen) und wenn man durch leichten Durchzug für einen Abzug der leichten Gase sorgt. Dann bliebe auch das Bitumen zurück.

[silke-k-weiler]

[Michel]

Meinst Du so ein Beben, das Gesteinsspalten öffnet, aus denen dann etwas ausströmt ...?

[silke-k-weiler]

Hach ... es ist so verdammt durchsichtig ...

[Dr. Fusselpulli]

Vielleicht kann ich hier mit meinem feuerwehrtechnischen Wissen weiterhelfen.

Grundsätzlich brennen immer nur Gase, nie Flüssigkeiten oder Feststoffe.
Erwärmt man Flüssigkeiten oder Feststoffe aber, dann gasen sie aus und diese Gase sind es, die brennen.
Je wärmer es ist, desto schneller Gasen Stoffe aus.
Der Flammpunkt gibt die Temperatur an, ab der genug Gase austreten um ein zündfähiges Gemisch zu bilden.
Hat der Bitumen also die Temperatur des Flammpunktes erreicht, wenn man die Fackel dranhält, dann brennt er. Nimmt man die Fackel wieder weg, geht er wieder aus.
Für einen fortschreitenden Brand ist der Brennpunkt die Entscheidende Temperatur. Dass ist die Temperatur, ab dem das durch den Stoff entstehende Feuer den Stoff stark genug erhitzt, um eine andauernde Ausgasung und damit Zündfähigkeit zu gewährleisten.
Ab dem Brenntpunkt ernährt sich das Feuer also selbst und brennt so lange, bis entweder der Sauerstoff, oder die brennbaren Gase aufgebraucht sind.

Es gibt Stoffe, deren Flammpunkt unterhalb der Raumtemperatur liegt, und die bei einer solchen also immer Zündfähig sind. Wenn die Energie der Zündung reicht, um die Tempertatur des Stoffes nach der Entzündung über den Brennpunkt zu erhitzen, dann brennt der Stoff danach weiter.

Wo diese Werte bei Bitumen sind, kann ich aber leider nicht auswendig sagen.

Gase von Flüssigkeiten verhalten sich Grundsätzlich immer wie die Flüssigkeiten selbst, sie sind also schwerer und bilden Seen aus Gas in Senken.

[Gast]

Danke, Dr. Fusselpulli. Très intéressant ! Nun weiß ich auch, wieso dann immer die Kellertür geschlossen bleiben musste und der Hund nicht raus durfte. #Bitumenkochen Nicht, dass der Hund gern Fackeln geschwungen hätte. Er neigte zum Plötzlich-im-Weg-Rumstehen, und mein Vater war damals noch Raucher.

[Murmel]

Anmerkung zu Fusselpullis Beitrag:

Wichtig ist immer das Vorhandensein von ausreichend Sauerstoff. Die Gleichung ist: Brennbares Material + Wärme + Sauerstoff = Brand, wobei die erforderliche Wärme vom Material abhängig ist.

Dies ist in deinem Beispiel wichtig, denn unter Tage ist die Sauerstoffzufuhr limitiert. Kohle, Bitumen und Öl kann sich selbst entzünden, wenn es warm/heiß genug wird, aber ohne Luftzufuhr erstickt der Brand sehr schnell. Daher findet ein Kohlebrand nur am Rand des Flözes stand und auch nur dort, wo Luft hinkommen kann.

Deine Menschen in der Höhle werden daher schnell ersticken, fürchte ich.

PS: Ich bin Chemiker.

[silke-k-weiler]

[silke-k-weiler]

... wobei mir gerade einfällt: Ich glaube, bevor denen der Sauerstoff ausgeht, erleiden die Mitglieder meiner Gruppe eher eine Rauchgasvergiftung.