Gaz ziemny jest to paliwo pochodzenia naturalnego. Gaz ziemny należy do grupy paliw zwanych pierwotnymi (kopalnymi). Istnieje w przyrodzie łącznie albo oddzielnie z ropą naftową. Jest gazem bezwonnym, nie posiada barwy, jest lżejszy od powietrza. Często dodaje się do niego środki zapachowe, nadające mu charakterystyczną woń, przez co jest wyczuwalny dla człowieka.  Skład gazu ziemnego i jego zawartość zmieniają się w zależności od miejsca wydobywania gazu, jednak najważniejszym elementem stanowiącym ponad 90% gazu ziemnego jest zawsze metan. Obok metanu mogą także występować niewielkie ilości etanu C2H6, propanu C3H7, butanu C4H9 i innych związków organicznych i mineralnych.

Gaz ziemny nosi nieraz określenie - paliwo XXI wieku. Na dzień dzisiejszy jest on bowiem jednym za najczystszych źródeł energii, a można nawet powiedzieć - najczystszym źródłem energii. Podczas spalania gazu ziemnego - niezależnie od tego, gdzie się odbywa – nie powoduje nadmiernej emisji zanieczyszczeń. Spośród licznych innych źródeł energii gaz ziemny jako jeden z nielicznych nie wymaga procesu oczyszczania spalin z pyłów, siarki i tlenków azotu. Spośród takich paliw jak gaz ziemny węgiel i ropa naftowa – udział gazu ziemnego w globalnym bilansie  zwiększa się nieustannie. Największy wzrost udziału gazu ziemnego przypisuje się energetyce, co jest spowodowane tym, że konstrukcja turbin gazowych wykazująca wielki postęp techniczny przynosi nieograniczoną sprawność i możliwość wykorzystania energii pochodzącej ze spalanego gazu do produkcji ciepła i elektryczności. Gaz ziemny stanowi jedno z najbardziej ekonomicznych źródeł energii, pozostaje konkurencyjny w stosunku do pozostałych paliw, jako surowiec energetyczny o najwyższym wskaźniku wzrostu w obrębie wydobycia i wykorzystania.  Wydobycie gazu na większą skalę zaczęło się dopiero w XIX wieku, wówczas doceniono jego zalety i niezliczone możliwości jego wyzyskiwania.

Zalety gazu ziemnego

Gaz ziemny do użytku przesyłany jest gazociągami, co nie powoduje konieczności przeładowywania i magazynowania u użytkownika, proces spalania jest łatwy do regulacji i automatyzacji co powoduje uzyskanie wysokiej sprawności energetycznej, dzięki zastosowaniu nowoczesnych urządzeń gazowych. Gazu ziemnego można z powodzeniem  i bez zbędnego wysiłku i pracy używać wygodnie do ogrzewania pomieszczeń, podgrzewania wody czy przygotowywania posiłków.  Dzięki możliwości pełnej kontroli ilości zużywanego gazu i dostosowania jej do indywidualnych potrzeb, można wygodnie używać tego źródła energii. Moc grzewczą można dostosować do temperatury na zewnątrz i wewnątrz ogrzewanych pomieszczeń. Budowa urządzeń opalanych na gaz jest całkiem prosta, przez co zwiększa się ich niezawodność, dodatkowo istnieje możliwość łatwej konserwacji tych urządzeń. Starannie utrzymane urządzenia gazowe są niemalże całkowicie bezpieczne i są bardzo wygodne w użyciu. Podczas spalania gazu ziemnego nie wydzielają: się dwutlenek siarki, sadza, popiół, żużel i pyły które tak często zanieczyszczają środowisko. Wydzielanie dwutlenku węgla i związków azotu podczas spalania gazu nie jest tak wysokie jak w przypadku spalania innych paliw. Gaz ziemny stanowi najtańsze źródło energii spośród paliw przeznaczonych na użytkowanie.

Gaz ziemny jako  paliwo ma bardzo szerokie zastosowanie – jest wykorzystywany  do przygotowywania posiłków, ogrzewania wody czy pomieszczeń zarówno w gospodarstwach domowych jak i w różnego rodzaju przedsiębiorstwach do celów grzewczych, w różnego rodzaju technologicznych, ma także zastosowanie do połączonego produkowania ciepła i elektryczności. Gaz ziemny jest coraz częściej stosowany do układów produkujących energię elektryczną i cieplną, ma zastosowanie także jako chłodziwo do klimatyzacji. Gaz ziemny stanowi niejednokrotnie tzw. ekologiczne paliwo do napędzania pojazdów samochodowych.

Gaz ziemny, tak zwany gaz mokry występuje obok ropy naftowej natomiast tzw. gaz suchy  osobno w złożach. Do głównych składników gazu ziemnego mokrego zalicza się metan, poza tym etan i kilka innych wyższych węglowodorów dających łatwo się skroplić. W procesie  przeróbki "mokrych" gazów poddaje się gaz tzw. odbenzynowaniu – jest to proces oddzielania benzyny od pozostałych węglowodorów niższych. Jako produkt w tym procesie otrzymuje się gazolinę, a także gaz suchy złożony głównie z metanu a oprócz tego zawierający etan, propan, i śladowe ilości butanu. Gazolina poddawana jest procesowi stabilizacji i destylacji pod ciśnieniem, co prowadzi do uzyskania węglowodorów lekkich - powstaje propan-butan (gaz płynny) oraz pentany, heksany, heptany (gazolina stabilizowana). Propan-butan przechowuje się w stalowych, czerwonych butlach. Tam gdzie nie ma jeszcze normalnej instalacji gazowej wykorzystywany jest jako materiał opałowy w gospodarstwie domowym, jako paliwo w kuchenkach turystycznych i zapalniczkach, ma zastosowanie także do cięcia, topnienia i spawania metali kolorowych oraz topienia szkła. Stanowi także podstawowy i niezastąpiony surowiec w przemyśle chemicznym. Gaz suchy ma zastosowanie tez jako paliwo, ale głównie stanowi surowiec dla wielu zakładów chemicznych. Gazolina stabilizowana podnosi prężność par benzyny, jest także stosowana jako rozpuszczalnik tłuszczów.

Wykorzystanie gazu ziemnego:

  1. Gaz ziemny występujący ze złożami ropy naftowej lub niezależnie od nich, ma formę suchą lub mokrą (odgazolinowuje się go). Jest źródłem alkanów, helu, azotu, CO2
  2. Gaz syntezowy – gaz do syntez chemicznych, stanowiący mieszaninę głównie CO i H2 w różnych stosunkach. Otrzymywany głównie przez zagazowanie węgla (gaz wodny), z gazu ziemnego, oraz na bazie węglowodorów ciekłych. Alternatywnie z biomasy. Główna zaleta: możliwy do otrzymania z każdej substancji zawierającej węgiel i łatwy do transportu. Dzięki wykorzystaniu do produkcji sy-gazu gazu ziemnego, gaz ziemny staje się konkurencyjnym źródłem surowców dla przemysłu organicznego. U podstaw tworzenia gazu syntezowego z gazu ziemnego leżą reakcje:

-CH2- + ½ O2 → CO + H2 

-CH2- + H2O → CO + 2H2 

W wariancie pierwszym stosuje się reaktory rurowe i kontaktowe katalizatory Ni – K2O – należy więc odsiarczyć substrat, by zapobiec zatruciu katalizatora. Po reakcji właściwej w T = 1200 dopala się pozostały metan (niepożądany w sy-gazie).

Drugi proces – proces Stella – substratami mogą być wszystkie węglowodory. Część z nich jest spalana w tlenie, a reszta ulega konwersji z parą wodną obecną w produkcie spalania.