Wójcik: Przyszłość energetyki w hydratach metanu?
– Złoża hydratów metanu występują na całym obszarze dna oceanicznego oraz na lądzie na obszarach wiecznej zmarzliny – pisze Teresa Wójcik, redaktor BiznesAlert.pl.
Chiński minister ziemi i zasobów Jiang Daming poinformował, że test wydobycia metanu ze znajdującego się pod dnem morskim hydratu metanu zakończył się sukcesem. Informację przekazała z entuzjazmem państwowa chińska agencja Xinhua nazywając to dokonanie „historycznym przełomem” w energetyce. Tymczasem do sensacji czyli do komercjalnego wydobycia metanu z hydratów metanu droga jesr dość daleka. Chińskie próbne wydobycie zostało przeprowadzone na platformie Lanjing 1 w strefie Shenhu na Morzu Południowochińskim. Złoże hydratu metanu połozone jest około 300 km na południowy wschód od Hongkongu.
W Chinach jest to pierwsza udana próba o charakterze naukowym, do komercyjnego jeszcze bardzo daleko. Choćby dlatego, że oprócz braku technologii eksploatacji komercyjnej platforma nie ma też infrastruktury przesyłowej łączącj z lądem.
Podobne próby i z równym powodzeniem były i są przede wszystkim przeprowadzane w USA (na szelfie Alaski) oraz w Japonii. O pierwszym w świecie udanym próbnym wydobyciu gazu z hydratów metanu we wtorek poinformowała japońska państwowa firma Japan Oil, Gas and Metals National Corp. (JOGMEC), w marcu 2013 r.
W ocenie naukowej hydraty metanu to materiał krystaliczny. Struktura sieci krystalicznej składa się z dwóch zasadniczych elementów: szkieletu krystalicznego tworzonego przez cząsteczki wody, formującego klatki wokół cząsteczki gazu oraz molekuł metanu. Czyste hydraty metanu w warunkach ziemskich krystalizują w tak zwanej strukturze sI. Komórka elementarna tej struktury składa się z dwóch małych i sześciu dużych klatek zawierających łącznie 46 cząsteczek wody. Hydraty metanu zawierające kilkuprocentowe domieszki etanu lub propanu mogą tworzyć nieco inną strukturę (sII). Komórka elementarna typowej sieci krystalicznej składa się z 136 cząsteczek wody tworzącej 16 małych (512) i 8 dużych (51264) klatek. W naturze bardzo rzadko spotykana jest również inna struktura (sH), gdzie poza metanem do klatek wchodzą jeszcze węglowodory o dłuższym łańcuchu węglowym (np: n-pentan).
Hydraty krystalizujące w tej formie zbudowane są z jednej dużej (512612), dwóch średnich (435663) i trzech małych komórek (512). Stabilność powyższych struktur zapewnia odpowiednia liczba cząsteczek gazu zamknięta w sieci krystalicznej. Wymagane jest co najmniej 70 proc. wypełnienie klatek, w innym razie następuje rozpad. Hydraty metanu (gazohydraty, klatraty metanu, wodziany metanu, metanowy lód) to substancja stała, podobna do lodu, ale o niższym przewodnictwie cieplnym, w dotyku nie jest zimna. Formę ciała stałego zachowuje w warunkach wysokiego ciśnienia i niskiej temperatury. Metan w hydratach jest silnie skondensowany: 1 m3 gazohydratu po rozłożeniu daje 0,8 m3 wody i 164 m3 metanu. Czyli niewielkie ilości (objętości) hydratów metanu dają duże ilości samego metanu.
Przez ostatnie miliony lat temperatura Ziemi obniżała się, co sprzyjało tworzeniu się hydratów.
Hydraty metanu są stabilne w określonych warunkach temperatury i ciśnienia – na morskiej głębokości 1500 m, gdzie ciśnienie jest wysokie, hydraty zachowują swoją strukturę ciała stałego w temperaturze nawet do +180 st.C. Oznacza to, że pokłady położone płytko (np. w Arktyce) są bardziej narażone na destabilizację, bowiem tu wzrost temperatury może nastąpić dość szybko, a ciśnienie jest niskie.
Obecnie wiemy, że złoża hydratów metanu występują na całym obszarze dna oceanicznego oraz na lądzie na obszarach wiecznej zmarzliny. Zazwyczaj złoża hydratów gazowych przykryte są warstwą osadu morskiego, co utrudnia ich lokalizację. Pod wieloma pokładami hydratów metanu znajduje się warstwa metanu w stanie gazowym.
Japonia, obecnie największy na świecie importer skroplonego gazu ziemnego, jest jeszcze bardziej niż Chiny zainteresowana wynalezieniem komercyjnej technologii umożliwiającej eksploatację hydratów metanu. Pozwoliłoby to na wykorzystanie bogatych zasobów znajdujących się wokół wysp japońskich i rozwiązanie japońskich problemów energetycznych. W USA w latach 90. rozpoczęto badania nad wydobyciem gazohydratów i pozyskaniem z nich metanu dla celów energetycznych. Badaniami zainteresowany jest także przemysł paliwowy. Dotychczas opracowane metody są nieekonomiczne, a instalacje wielkoprzemysłowe w fazie projektowania Ostatnio pojawiły się pogłoski, że w USA opracowano odpowiednią technologię. Jednak na razie coraz niższe koszty wydobycia gazu z łupków i coraz niższe ceny tego gazu powodują brak zainteresowania hydratami.
Odkryto je w latach 30-tych XX wieku w gazociągach, gdzie tworzyły się w określonych warunkach ciśnienia i niskiej temperatury, blokującej przepływ gazu. Dziś wiadomo, że hydraty metanu występują, w stanie naturalnym, na całej kuli ziemskiej. Nie tylko nie wiadomo jak wielkie są ich złoża, ale nie wiadomo także ile metanu w stanie gazowym znajduje się pod nimi. Nie można także przewidzieć, z jaką intensywnością metan będzie przedostawał się do atmosfery. Naukowcy szacują, że jeśli temperatura planety wzrośnie o 3ºC to nastąpi uwolnienie takich ilości metanu, że proces katastrofalnego ocieplania się Ziemi będzie nieodwracalny. Obecnie, gdy metan „ucieka” w niewielkich ilościach – to jest to tylko utrata cennego surowca energetycznego, który niewątpliwie jest szansą rozwiązania wzrastającego zapotrzebowania ludzkości na energię.
