Wydobywany po raz pierwszy przez Chiny „lód palny” nie wytrzyma w najbliższej dekadzie konkurencji z rosyjskim gazem ziemnym. Do rewolucji energetycznej konieczne jest najpierw opracowanie technologii i znaczne obniżenie kosztów jej produkcji, mówi nauczyciel na Uniwersytecie Finansowym pod rządem Federacji Rosyjskiej Igor Juszkow.

Chiński „łatwopalny lód”

Chińscy pracownicy naftowi jako pierwsi na świecie wydobyli hydrat gazu ziemnego z dna Morza Południowochińskiego. Sami Chińczycy od razu nazwali swój sukces kolosalnym. Ich zdaniem „palny lód” jest w stanie dokonać rewolucji w energetyce, porównywalnej z rewolucją łupkową. W sumie wydobyli około 120 metrów sześciennych energii, zawartość metanu w niej wynosi 99,5%.

„Mówimy o hydratach gazu i Chińczycy nie są tutaj pionierami. Różne kraje zaangażowane są w rozwój niemal od połowy XX wieku, a Japończycy są bliżej przełomu. Już w zeszłym roku ogłosili, że przetestowali produkcję gazu przemysłowego z hydratu gazu. W zasadzie hydrat gazu można wydobyć w dowolnym miejscu. Metan znajduje się w niewielkiej warstwie mulistego osadu, a jeśli trafisz na bagna lub zalane tereny w pobliżu stawu, możesz samodzielnie wydobyć metan za pomocą zwykłego długopisu.

Wiadomo, że największe zasoby hydratu gazu znajdują się na jeziorze Bajkał. Jednak w tej chwili nie ma opłacalnej komercyjnie technologii ekstrakcji hydratów gazu, chociaż wiele krajów nad nią pracuje. Koszt wytworzenia „lodu palnego” będzie znacznie wyższy niż zakup gazu od innych dostawców z tradycyjnych złóż. Ale gdyby technologia produkcji nagle stała się dostępna, to wszyscy zaczęliby wydobywać gaz z hydratów gazu i wtedy rozpoczęłaby się światowa rewolucja energetyczna” – komentuje FBA „Gospodarka dzisiaj” ekspert.

Koszt produkcji „gazu palnego”

Pracownik naukowy w Centrum Ekonomiki Przemysłu, Instytut Badań Finansowych Andriej Gordejew z kolei zauważa, że ​​sukcesu Chin nie można jeszcze porównywać z rewolucją łupkową, gdyż przygotowywały się one od bardzo długiego czasu.

„Najpierw zobaczymy rozwój i wdrożenia, ale wymagają one poważnych inwestycji. Najprawdopodobniej chińska technologia produkcji hydratów gazu nie upowszechni się w nadchodzących latach. Poza tym era węglowodorów będzie trwać, nawet pomimo rozwoju alternatywnych źródeł energii i pojazdów elektrycznych.

Główną przeszkodą w tym przypadku jest brak infrastruktury, ponieważ jej realizacja pozostaje zadaniem kapitałochłonnym. Oczywiście odkrycie Chin jest w pewnym stopniu nowatorskie, ale nie będzie to koniec ery węglowodorów, gdyż ropa naftowa utrzyma swoją pozycję na rynku energii w kolejnej dekadzie” – wyjaśnia nam rozmówca.

W 2013 roku Japończycy po raz pierwszy zapowiedzieli wydobycie metanu z „palnego lodu”, nie pobrali jednak próbek hydratu z dna morza, gaz ziemny po wypompowaniu wody przedostał się przez rurociąg.

„Chińczycy zamrażają złoża mułu, a następnie wydobywają z nich gaz, czyli tak naprawdę stosują inną metodę wydobycia. Całe pytanie dotyczy kosztów takiej produkcji. Jeżeli u nas koszt wydobycia jednego odwiertu wynosi średnio 10-15 dolarów, a na dużych polach w Jamale dąży do zera, to w przypadku „lódu palnego” będzie on wyjątkowo wysoki.

Tę samą technologię wydobycia łupków testowano przez około 30 lat, aż dała zadowalające wyniki, choć gaz był wówczas droższy na rynku. Teraz cena gazu waha się od 200 do 300 dolarów za 1000 metrów sześciennych, a za taką cenę niezwykle trudno jest zagospodarować alternatywne źródła, one po prostu nie wytrzymują konkurencji – podsumowuje Juszczkow.

Energia jest „naszym wszystkim” w skali człowieka. Dokładniej, zasoby energii. Toczą się o nie wojny, oskarża się je o pogłębianie globalnych problemów środowiskowych, a współczesne społeczeństwo nie może bez nich istnieć. Dlatego też poszukiwanie alternatywnych źródeł energii jest w wielu krajach priorytetem. Dlatego w tym tygodniu Chiny zszokowały świat oficjalnym ogłoszeniem, że po raz pierwszy możliwe było wydobycie hydratu gazu ziemnego, czyli „palnego lodu” z dna oceanu.

Osiągnięcie to jest już przyrównywane do odkrycia technologii wydobycia gazu łupkowego w Stanach Zjednoczonych, a nowemu źródłu energii przypisuje się rolę katalizatora globalnej rewolucji energetycznej. Według chińskich badaczy tego wyjątkowego paliwa jest na świecie wielokrotnie więcej niż ropy, gazu i węgla razem wziętych. Oznacza to, że za pomocą „palnego lodu” możliwe będzie rozwiązanie problemu zasobów nieodnawialnych. Co więcej, na stronie internetowej chińskiego rządu podano, że „hydrat gazu ziemnego jest najbogatszym alternatywnym źródłem energii, które w przyszłości odegra strategiczną rolę”.

W ciągu ostatniego tygodnia z odwiertu zlokalizowanego na Morzu Południowochińskim na głębokości 1200 m wydobyto już ponad 120 metrów sześciennych. m „palnego lodu” - mieszaniny wody i gazu, przypominającej luźną kulę śnieżną. I choć jedni dyskutują, czy w przyszłości ten surowiec energetyczny zastąpi wszystkie tradycyjne źródła paliw, innym nie spieszy się z wzywaniem wszystkich do rewolucji energetycznej.

Nawiasem mówiąc, badania nad tym zasobem są od dawna znane nauce. Radzieccy naukowcy wyrazili swoje przypuszczenia o istnieniu „łatwopalnego lodu” na dnie Oceanu Światowego, a w ostatnich latach nie tylko Chiny, ale także Stany Zjednoczone i Japonia podejmowały próby zorganizowania poszukiwań hydratów gazu. Ale jak widzimy, udało się to pierwszemu.

Opinia eksperta

Dmitrij Nikołajewicz Redka, kandydat nauk technicznych, asystentKatedra Elektroniki Kwantowej i Urządzeń Optyczno-Elektronicznych, Uniwersytet Elektrotechniczny w Petersburgu „LETI”

„Zasadniczo „łatwopalny lód” to krystaliczny związek powstały z wody i gazu ziemnego. Oznacza to, że jest to wciąż ten sam znany nam gaz, ale w innym „opakowaniu”. Dlatego musimy zrozumieć, że nie widzimy zasadniczo nowego zasobu energii, ale niestandardową formę chemiczną. Zanim zaczniemy mówić o jego rewolucyjnym charakterze, należy odpowiedzieć na szereg pytań. Po pierwsze, nie wiadomo, w jakich ilościach ten „palny lód” będzie można w przyszłości wydobywać. Następnie, jakie modyfikacje można za jego pomocą wprowadzić? Jak najlepiej go wydobyć i przetransportować? Na ile będzie to wszystko ekonomicznie uzasadnione i opłacalne? Odpowiedzi tutaj mogą być niejednoznaczne. Jednak próba znalezienia nowego źródła energii lub bardziej wydajnego i bezpiecznego sposobu produkcji gazu ziemnego może zostać przyjęta wyłącznie pozytywnie.”

W tym tygodniu Japończycy otworzyli nowy front w desperackiej walce o obniżenie światowych cen gazu ziemnego. Teraz jako pierwsi na świecie wydobyli go u swoich wybrzeży z podwodnego złoża absolutnie fantastycznej rzeczy – tzw. „lód palny”, hydraty metanu.

W kraju najwyraźniej zapanowała przedwczesna euforia: jeden z parlamentarzystów nawet z pasją nawoływał do zastanowienia się nad opracowaniem przyszłej strategii dla Japonii jako nowego, głównego eksportera gazu ziemnego – drugiego po Rosji na Dalekim Wschodzie. Przypomnijmy tym, którzy nie wiedzą – obecnie nasz zamożny wyspiarski sąsiad na Dalekim Wschodzie nie ma praktycznie żadnych surowców mineralnych poza nieopłacalnym węglem. Ale wszystko jest w porządku.

Hydrat metanu to mieszanina metanu i wody powstająca w bardzo niskich temperaturach i pod wysokim ciśnieniem. Na zewnątrz ta rzecz przypomina stopiony, luźny śnieg lub, jeśli chcesz, sorbet. Na planecie jest mnóstwo metahydratu – w tundrze arktycznej, na dnie lub pod dnem oceanów świata. Nawiasem mówiąc, w Rosji są bogate złoża. Metan można oddzielić od związku za pomocą wody, podnosząc temperaturę lub zmniejszając ciśnienie. Ale to łatwo powiedzieć – podobnie jak w przypadku gazu łupkowego, skuteczne technologie tego typu nie są dostępne od dawna.

Pierwszy przełom nastąpił w Kanadzie: już w latach 2007 i 2008 wydobywano tam gaz ze złóż hydratu metanu w tundrze. Ale pomysł został na tym zatrzymany - koszt produkcji okazał się zbyt wysoki.

Japończycy bez większego zamieszania aktywnie pracują nad problemem hydratów metanu od lat 80-tych, których jak się okazuje w całym kraju jest całkiem sporo. Perspektywa, jeśli nie samowystarczalności w zakresie gazu ziemnego, to przynajmniej znacznego zmniejszenia całkowitego zniewolenia w zależności od jego zakupów za granicą, przyprawiała o zawrót głowy. Do chwili obecnej powszechnie zbadano już złoża sąsiadujące z Japonią na Morzu Ochockim, Morzu Japońskim i u wybrzeży Pacyfiku zwrócone w stronę Ameryki. Szacuje się, że zasoby metanu są tam na tyle duże, że przy obecnym poziomie zużycia gazu ziemnego mogą w pełni zaspokoić potrzeby Japonii na 100 lat. Sto lat! Krótko mówiąc, grę uznano za wartą świeczki, przyznano fundusze rządowe, a za najbardziej obiecujące uznano pole położone 70 km od półwyspu Atsumi w środkowej części wybrzeża Pacyfiku, na głównej japońskiej wyspie Honsiu.

W lutym ubiegłego roku unikalny statek badawczy Chikyu (Ziemia) wykonał tam cztery odwierty testowe. Głębokość oceanu w obszarze działania wynosi 1000 metrów. W odwiertach potwierdzono obecność hydratów metanu nadających się do produkcji. Szacuje się, że złoże będzie w stanie w pełni zaspokoić zapotrzebowanie Japonii na gaz ziemny przez 10–11 lat.

Na tym samym obszarze Tikyu wywiercił i wyposażył odwiert do celów produkcyjnych o głębokości 300 metrów. W ubiegły wtorek obniżono tam sprzęt i doszło do historycznego wydarzenia – po czterech godzinach oczekiwania na palniku w pobliżu pokładu statku zapalił się pomarańczowy płomień – był to metan, który po raz pierwszy uzyskano z podwodnego „palnego lodu” w historii.

Eksperyment potrwa jeszcze dwa tygodnie, po czym Japończycy na podstawie uzyskanych danych zaczną myśleć dalej. Głównym celem jest redukcja kosztów, gdyż produkcja gazu z hydratu metanu jest niezwykle kosztowna. Przy obecnej technologii kosztuje on ponad trzy razy więcej niż skroplony gaz ziemny importowany obecnie przez Japonię. Jednak kiedyś gaz łupkowy również był uznawany za nieopłacalny. Aż do czasu, gdy w Stanach Zjednoczonych odkryto przełomowe technologie, które wywołały rewolucję na rynku.

Tokio wierzy także, że uda mu się znaleźć nowe metody radykalnego obniżenia kosztów. Rząd postawił sobie za cel opracowanie komercyjnie wykonalnych technologii eksploatacji złóż hydratów metanu do roku podatkowego 2018. Pieniądze przeznaczone na ten cel z budżetu są całkiem przyzwoite.

Nawiasem mówiąc, metahydraty zaczęto obecnie aktywnie badać w Korei Południowej, która również jest pozbawiona zasobów naturalnych. Chiny opublikowały w tym tygodniu raport, w którym dosadnie przypomniały, że zajmują trzecie miejsce pod względem zasobów metanu i ustępują pod tym względem jedynie Rosji i Kanadzie. W obecnym planie pięcioletnim (2011-15) planowane jest rozpoczęcie wydobycia tego gazu na dwóch złożach w Chinach. Do 2015 roku chcą je zwiększyć do 30 miliardów metrów sześciennych rocznie. Następnie rozpocznie się produkcja na pięciu kolejnych polach. Cel nie jest ukryty – zmniejszenie zależności Chin od zagranicznych dostaw gazu ziemnego.

Swoją drogą Pekin od wielu lat prowadzi długotrwałe, bolesne negocjacje z Rosją w sprawie ceny gazu, który Moskwa tak naprawdę chce przesyłać Chinom rurociągami. ChRL nie poddaje się i uważa, że ​​czas i rozwój nowych technologii działają na jej korzyść, a cła nadal będą musiały zostać znacząco obniżone.

Liczą na to także Japończycy, największy na świecie odbiorca skroplonego gazu ziemnego. Oczywiście mówienie o całkowitej „niezależności gazowej” opartej na „spalaniu lodu” jest nadal utopią. Jednak całkiem możliwe sukcesy w opracowaniu technologii mniej lub bardziej opłacalnego wykorzystania hydratu metanu w połączeniu z rozpoczęciem zakupów taniego gazu skroplonego z łupków w USA i Kanadzie pozwolą, zdaniem Tokio, na pewne obniżenie cen tradycyjnego gazu . Według Japończyków w nadchodzących latach mogą obniżyć koszty tego surowca o co najmniej piętnaście procent. Na razie – tylko za sprawą amerykańskiego gazu łupkowego.

Jeśli chodzi o Gazprom, Japończycy również są gotowi kupować jego produkty. Ale ceny zostaną skutecznie obniżone wszelkimi dostępnymi środkami. Wykorzystując teraz amerykański czynnik łupkowy, a następnie, jeśli to możliwe, „lód palny”. „Jak się okazuje, gazu ziemnego na świecie jest mnóstwo, rynek jest przepełniony. I trzeba to zrozumieć” – powiedział mi kiedyś dyplomata, który kiedyś stał na czele rosyjskiego departamentu japońskiego MSZ.

Chiny stały się pierwszym krajem na świecie, który rozpoczął wydobycie na morzu hydratu gazu ziemnego, który jest postrzegany jako nowe źródło energii i docelowo będzie mógł stać się godnym konkurentem ropy i gazu ziemnego.

Mimo że koszty wytworzenia nowego paliwa są w dalszym ciągu dość wysokie, nie ulega wątpliwości, że jesteśmy świadkami kolejnej rundy dywersyfikacji energetycznej, która podobnie jak ropa i gaz łupkowy wkrótce da się odczuć.

Co to jest hydrat gazu?

Jest to krystaliczny związek powstający z wody i gazu w wymaganej temperaturze i ciśnieniu. Wygląda jak zwykły lód. W dotyku – gładki i zimny. Nie ma zapachu. Spala się żółtawo-niebieskim płomieniem.

Jeden metr sześcienny hydratu gazu zawiera znacznie więcej energii niż metr sześcienny gazu ziemnego. Jeden metr sześcienny „palnego lodu” równa się 164 metrom sześciennym gazu ziemnego w stanie gazowym.

Na 1 litrze hydratu gazu samochód może przejechać około 500 kilometrów, natomiast na 1 litrze gazu ziemnego samochód może przejechać zaledwie 3 kilometry.

Niewyczerpane magazynowanie energii

Wyniki badań geologicznych wskazują, że światowe zasoby hydratów gazu wahają się od 12 do 20 tysięcy gigaton. Przewidywane zasoby węglowodorów mogą w przyszłości wzrosnąć, ponieważ nie zbadano wszystkich obszarów potencjalnie bogatych w „palny lód”.

Duże zasoby hydratu gazu ziemnego występują na głębokościach morskich od 500 do 2500 metrów. Dużo „łatwopalnego lodu” znajduje się także w głębinach Arktyki.

Zdaniem geologów zasoby hydratów gazu przekraczają objętość wszystkich znanych źródeł energii na planecie. Nadal nie ma pełnego obrazu, ile hydratu gazu ziemnego znajduje się w trzewiach Ziemi, ale nawet na podstawie ostrożnych szacunków możemy śmiało stwierdzić, że jest to największa rezerwa energii dostępna obecnie ludzkości.

Potencjał energetyczny hydratu metanu jest większy niż ropy naftowej, węgla, łupków i torfu razem wziętych. Jeśli zostaną znalezione akceptowalne technologie niedrogiej i przyjaznej dla środowiska produkcji, paliwo to powinno wystarczyć na wiele stuleci.

Według geologów na arktycznych szerokościach geograficznych Syberii i Ameryki Północnej w złożach hydratów stężenie gazu waha się od 60 do 80%, czyli znacznie więcej niż na polach przybrzeżnych, gdzie wypełnienie gazem z reguły nie przekracza 20%. . Jednocześnie złoża morskie są znacznie większe niż złoża kontynentalne Arktyki.

Złoża hydratów gazu odkryto już u wybrzeży USA, Kanady, Meksyku, Japonii, Korei Południowej, Indii, Chin, na Morzu Śródziemnym, Czarnym, Kaspijskim i Południowochińskim. W strefie szelfowej w pobliżu Ukrainy występują także zasoby hydratu metanu.

Geolodzy sugerują, że złoża hydratów gazu ziemnego zlokalizowane są na znacznie większych obszarach niż dotychczas znane.

Nierozwiązanym pozostaje pytanie: jak obniżyć koszty produkcji i jak wykorzystać te zasoby, nie zakłócając równowagi ekologicznej w środowisku?

Rozpoczął się wyścig po „łatwopalny lód”.

Wiele krajów rozwiniętych już poważnie rozważa hydrat gazu ziemnego jako bardzo obiecujący obszar energetyki w najbliższej przyszłości.

Pierwsza przemysłowa produkcja metanu z hydratów powstała na Syberii. Na złożu gazowym Messojakowski w Rosji od wielu lat wydobywa się gaz ziemny z hydratu metanu. Ze złoża do Norylska ułożono gazociąg.

Pomimo wiodącej pozycji w wydobyciu węglowodorów ze skał łupkowych, Stany Zjednoczone są poważnie zainteresowane wydobyciem hydratów gazu. Kongres przeznaczył pierwsze 50 milionów dolarów na opracowanie programu włączenia nowych paliw do miksu energetycznego kraju. Według amerykańskich ekspertów zapotrzebowanie kraju na energię w ciągu najbliższych pięciu lat wzrośnie o 30%, więc wszelkie nowe możliwości pozyskiwania paliwa będą bardzo przydatne.

Japończycy aktywnie pracują nad nowym rodzajem paliwa. Japonia nie ma ropy i gazu, całość trzeba importować, ale kraj ten ma duże zasoby metanu, który znajduje się na dnie morskim. Japończycy postawili sobie za cel osiągnięcie poziomu komercyjnej, przemysłowej produkcji hydratu gazu, uzyskując nowe, niemal niewyczerpalne źródło energii. Aby jak najszybciej osiągnąć zamierzony efekt, Japonia równolegle rozwija technologie produkcji zarówno z dna morskiego, jak i na szerokościach geograficznych Arktyki.

Wiercenia próbne w kanadyjskiej Arktyce wykazały, że wydobyty lód był w 80% wypełniony gazem. Rozpoczęcie zagospodarowania na pełną skalę złoża, położonego 70 km od wybrzeża Japonii, planowane jest na 2018 rok.

Według JOGMEC, dysponując istniejącymi zasobami hydratu metanu na szelfie kraju, Japonia może pokryć swoje zapotrzebowanie na gaz ziemny przez 100 lat.

Chińczycy ogłosili także sukces w wejściu na przemysłową produkcję hydratów. Chinom jako pierwszym udało się wydobyć z dna morskiego „łatwopalny lód”. Złoże znajduje się na dnie Morza Południowochińskiego, 285 kilometrów od Hongkongu. Od maja br. ze złoża wydobywa się dziennie 16 tys. metrów sześciennych gazu ziemnego z hydratów.

Kanada, posiadająca duże zasoby surowców energetycznych, również samodzielnie i wspólnie z Japończykami pracuje nad opracowaniem technologii przemysłowej wydobycia hydratu metanu.

Aby wydobyć „palny lód” potrzebne są nowe technologie

Żadnemu krajowi na świecie nie udało się dotychczas wypracować dobrze funkcjonującej technologii przemysłowej produkcji nowego paliwa. Trudność w wydobyciu hydratu gazu polega na tym, że według badaczy pod warstwą lodu metanowego znajdują się ogromne pęcherzyki gazu.

Rozprężenie takiej bańki i uwolnienie dużej ilości metanu do atmosfery może doprowadzić do katastrofy ekologicznej na dużą skalę. Dlatego też trwają poszukiwania technologii, która umożliwi produkcję gazu bez przedostawania się go do atmosfery.

Osiągnięcie poziomu komercyjnego jest tylko kwestią czasu. Początkowo ropa i gaz ze skał łupkowych również nie mogły konkurować z tradycyjnym wydobyciem ze względu na wysokie koszty.

Jednak w ciągu dwóch dekad Amerykanie poczynili tak duże postępy, że koszty wydobycia łupków spadły do ​​tradycyjnego poziomu. Dzięki temu węglowodory łupkowe stały się skutecznym konkurentem na światowym rynku energii.

Pojawienie się hydratu gazu wskazuje na jeden ważny trend – gaz staje się najważniejszym surowcem energetycznym. Po pierwsze dlatego, że jest tego naprawdę dużo. Zasoby hydratu metanu przekraczają 50-krotnie istniejące wolumeny gazu tradycyjnego i łupkowego, co wystarcza na ponad sto lat aktywnej eksploatacji.

W przyszłości gaz metanowy zastąpi tradycyjne produkty naftowe, a teraz nadszedł czas na stworzenie nowych silników i urządzeń, które będą zasilane metanem. Sukcesy geologów japońskich i chińskich mogą sygnalizować rychłe nadejście nowej ery energetycznej.

Siergiej Savenko

Ten łatwopalny lód zrewolucjonizuje branżę energetyczną.

Nie wiem, co robią Japończycy, ale pracownikom naftowym z Chin jako pierwsi udało się wydobyć „łatwopalny lód” – hydrat gazu ziemnego – z dna oceanu. Poinformowała o tym China Central Television, powołując się na Ministerstwo Ziemi i Zasobów Naturalnych Chińskiej Republiki Ludowej.

„Fakt, że udało nam się z powodzeniem wydobyć ten minerał, świadczy o tym, że pod względem podstaw teoretycznych i odpowiednich technologii Chiny osiągnęły w tym kierunku niespotykany dotąd sukces<…>. Będzie to wydarzenie równie wielkie jak rewolucja łupkowa, która miała miejsce wcześniej w Stanach Zjednoczonych” – powiedział Li Jinfa, zastępca dyrektora Departamentu Badań Geologicznych ministerstwa.

Również Ministerstwo Ziemi i Zasobów Naturalnych Chin podkreśliło, że taki przełom może doprowadzić do rewolucji energetycznej na całym świecie.

Próbki wydobyto z głębokości ponad 1,2 km, a sama 200-metrowa podwodna studnia znajduje się na Morzu Południowochińskim, 285 km na południowy wschód od Hongkongu.

Podaje się, że w ciągu 8 dni pracy wyprodukowano 120 metrów sześciennych. m tego nośnika energii, którego zawartość metanu wynosi 99,5%.

Ponadto 1 metr sześcienny tej substancji odpowiada 160 metrom sześciennym. m gazu ziemnego w stanie gazowym (na 100 litrach gazu samochód może przejechać 300 km, a na 100 litrach „palnego lodu”) 50 tys. km.

Inne kraje, w szczególności Kanada i Japonia, zajmują się podobnymi projektami wydobycia zasobów naturalnych, ale tylko Chinom udało się wydobyć „palny lód” z dna morza

Co to jest hydrat metanu?

Hydrat metanu koncentruje się na głębokościach od 500 do 2000 metrów u wybrzeży niektórych kontynentów, zwykle na stromych zboczach łodzi podwodnych. Występuje także w Arktyce, co potwierdzają pomiary sejsmiczne i wiercenia. Hydrat metanu, składający się z wody i metanu, wygląda jak zwykły szary, kruchy lód. W dotyku - gładki i zimny. Nie ma zapachu i pali się żółtawo-niebieskim płomieniem.

Lód metanowy należy do tzw. związków „skrzynkowych”. Nie ma wiązań chemicznych pomiędzy cząsteczkami metanu i cząsteczkami wody. Metan znajduje się w pustych przestrzeniach sieci krystalicznej lodu wodnego. Pojedynczy konglomerat wody i gazu składa się z 32 cząsteczek wody i 8 cząsteczek metanu. Jeden metr sześcienny tej substancji zawiera znacznie więcej energii niż metr sześcienny gazu ziemnego (przy tym samym ciśnieniu). W pustkach lodowych o objętości jednego metra sześciennego hydratu metanu „ukryte są 164 metry sześcienne gazu”. Cząsteczki lodu, a co za tym idzie metanu, są tutaj upakowane bardziej gęsto.

Hydrat metanu powstaje pod ciśnieniem na głębokości w porach osadów dennych, gdzie materiał organiczny jest stale dostarczany z góry i gdzie panują niskie temperatury i dość wysokie ciśnienie. Surowcami do tego są martwe rośliny i szczątki żywych stworzeń dostarczane przez rzeki i samą wodę oceaniczną. Osady zawierające węgiel szybko są przykrywane przez inne osady, a dostęp do nich bakterii tlenowych, które przekształcałyby osad biologiczny w dwutlenek węgla, zostaje zatrzymany. Jednakże osad chroniony przed tymi mikroorganizmami staje się pożywką dla bakterii gnilnych. Rezultatem ich działania jest metan.

Nagromadzenia hydratu metanu powstają również tam, gdzie skorupa oceaniczna zderza się ze skorupą kontynentalną i przechodzi pod nią w magmę. Okoliczność ta stała się podstawą innego punktu widzenia na pochodzenie hydratu metanu. Ze źródeł rosyjskich wysunięto hipotezę, która uwzględnia nie tylko organiczne, ale także kosmiczne pochodzenie metanu.

Mówiono już, że pokłady lodu metanowego znajdują się także w tych miejscach oceanu, gdzie dno oceanu zanurza się pod kontynent. Pomiędzy dwiema gigantycznymi płytami ocierającymi się o siebie znajdują się szczeliny, przez które metan może zostać uwolniony z magmy do głębin oceanu. Gaz ten był obecny w obłoku protoplanetarnym, z którego narodziła się rodzina planet krążących obecnie wokół naszego Słońca. W obłoku protoplanetarnym po zapaleniu centralnego źródła światła nastąpiło zróżnicowanie materii: lekkie cząsteczki – gazy – zostały wypędzone pod wpływem ciśnienia światła słonecznego na obrzeża obłoku (nie jest przypadkiem, że odległe planety olbrzymy – Jowisz i Saturn – zawierają w swoich atmosferach ogromne masy amoniaku i metanu). Ziemia, jako planeta znajdująca się blisko Słońca, składała się z cięższych pierwiastków, ale mimo to otrzymała znaczną ilość metanu. Jest teraz uwalniana z magmy, gdy spada ciśnienie w szczelinie między płytami kontynentalnymi i oceanicznymi.

Obydwa założenia dotyczące natury metanu – organicznego, czyli wtórnego i kosmicznego – mogą pokojowo współistnieć.

Głębiny oceanu to smutny obraz: na dnie znajduje się kilka ogórków morskich, pięcioramienne gwiazdy i setki wszelkiego rodzaju robaków. Wszyscy czekają, aż spadną z góry resztki pożywienia zwierząt zamieszkujących słoneczne dna oceanu. Pływają tu rzadkie ryby drapieżne w nadziei zwabienia ofiary świecącymi oczami lub plamami. Wieczna ciemność nie daje szans roślinom.

Ale niektóre miejsca w głębinach oceanu są jak oazy na pustyni – tutaj życie kwitnie na dnie. Rozwijają się tu mięczaki muszlowe, po dnie pełzają robaki włosowe i rurkowate, a samo dno wydziela ropę i metan. To znak, że gdzieś w pobliżu znajdują się złoża hydratu metanu. Węglowodany i siarkowodór wspólnie zastępują światło i tlen mieszkańcom głębin. Bakterie są całkiem zadowolone z warunków życia, jakie zapewnia dno oceanu. Swoją energię przeznaczają na produkcję węglowodanów, które stanowią pożywienie dla wielu mieszkańców tej oazy.

W 1997 r. W Zatoce Meksykańskiej odkryto egzotycznego mieszkańca - różowawego robaka włosianego. Setki tych stworzeń roiło się na bloku skał osadowych. Robili dla siebie dziury w miejscach, gdzie był dostęp do hydratu metanu. Oczywiście napotkano tu nowy przypadek symbiozy - robaki z bakteriami metanowymi, ale szczegóły ich interakcji nie zostały jeszcze zbadane. Świat żywy zamieszkujący miejsca wydzielania się tego gazu pozostaje prawie nieznany.

NAJWIĘKSZY MAGAZYN WĘGLA

Szacuje się, że planeta magazynuje od 10 000 do 15 000 gigaton węgla w postaci hydratu metanu (giga równa się 1 miliardowi). Liczby te pochodzą z odwiertów i badań sejsmicznych przeprowadzonych w ograniczonej liczbie lokalizacji, ale wyniki uogólniono na obszary oceanu, w których panują podobne warunki.

Ogromna masa metanu ukrytego na głębokości przekracza zasoby wszystkich znanych na Ziemi naturalnych źródeł energii. Pytanie tylko, jak wykorzystać to bogactwo, nie zakłócając równowagi przyrodniczej i nie powodując katastrofy podobnej do tej, która wydarzyła się w pleocenie. Jednak klęski żywiołowe mogą również zdestabilizować podwodne magazyny hydratów metanu. To prawda, że ​​​​obecnie wraz z ociepleniem klimatu poziom oceanów podnosi się, przyczyniając się w ten sposób do wzrostu ciśnienia w dolnych warstwach, a co za tym idzie, stabilności hydratu metanu.

Jeśli jednak prądy oceaniczne zmienią trasę i ciepłe wody przedostaną się do dolnych warstw oceanów, zwłaszcza na północnym Atlantyku, wówczas lód metanowy stopi się, a uwolniony gaz ucieknie do atmosfery. Być może takie wydarzenie wyjaśnia ocieplenie, które miało miejsce w pleocenie. Według naukowców w tamtej epoce w stosunkowo krótkim czasie do atmosfery wyemitowano około 1000 gigaton węgla. Nadmiar węgla, który następnie dostał się do atmosfery, zalegał w niej przez około 140 tysięcy lat, aż został wchłonięty przez wodę oceaniczną i posłużył do budowy muszli wielu zwierząt morskich, a następnie stał się częścią dennych osadów wapiennych.

W ciągu ostatnich 1000 lat ludzkość za pomocą swoich pieców i silników wyemitowała znacznie więcej węgla do powłoki gazowej Ziemi – od 2000 do 4000 gigaton. (Liczby dla pleocenu uzyskali Richard Norris z Instytutu Oceanograficznego i Ursula Rohl z Uniwersytetu w Bremie, korzystając z rdzeni zebranych w zachodnim Atlantyku w pobliżu Florydy.)

Jednak czynnikiem wyzwalającym katastrofę w naszych czasach mogą być, zdaniem jednego z pracowników Uniwersytetu Oksfordzkiego, klęski żywiołowe: potężne trzęsienie ziemi lub wybuchy wulkanów, w wyniku których ciśnienie spadnie (będzie mniejsze niż 50 atmosfer), a temperatura w obszarze oceanu zawierającym hydrat metanu wzrośnie Naukowcy sugerują, że pod warstwą lodu metanowego – którego grubość sięga czasami kilkuset metrów – kryje się czysty metan. Wstrząsy wnętrza Ziemi mogą uwolnić zamknięty gaz w górę przez pęknięcia w warstwie lodu.

CZY TRÓJKĄT Bermudzki to pułapka na hydrat metanu?

Według niektórych badaczy na Oceanie Światowym są miejsca, w których od czasu do czasu uwalnia się metan. Czy nie jest z tym związana ta czy inna katastrofa w tych miejscach?

5 grudnia 1945 roku pięć amerykańskich bombowców torpedowych wykonało lot szkolny. Wystartowali z lotnisk na Florydzie w kierunku Bahamów. Pół godziny przed planowanym lądowaniem stanowisko dowodzenia otrzymało radiogram: dowódca eskadry poinformował o niezrozumiałym zachowaniu kompasu i tajemniczych poświatach w atmosferze. A potem połączenie radiowe zostało zerwane. Na poszukiwanie eskadry wysłano szósty samolot, który również zniknął. Nigdy nie odnaleziono ani samochodów, ani ludzi.

Powstało wiele fantastycznych wyjaśnień przyczyn zniknięcia samolotów, a następnie statków u wybrzeży Florydy. Wśród tych, którzy szukali prawdziwej przyczyny tajemniczych katastrof, był geochemik Richard McIver. Uważa on, że nastąpiło przesunięcie lodu metanowego pokrywającego dno w trójkącie Florydy, Portoryko i Bermudów, w wyniku czego uwolnił się gaz, wcześniej uszczelniony warstwą lodu metanowego, a przez wodę przeleciał ogromny bąbel do atmosfery. . Samoloty złapane w tym strumieniu rozbiły się w morzu.

Pewne dowody na możliwość wystąpienia takiej katastrofy pochodzą z odwiertów na zachodnim Atlantyku. W podniesionym rdzeniu, po warstwie, w której nadal występują mikroorganizmy, znajduje się dwudziestocentymetrowa warstwa mułu. Po zbadaniu go grupa naukowców z Uniwersytetu w New Jersey upewniła się, że osad ten, zgodnie z oczekiwaniami, zawierał lód metanowy. Duża fala, taka jak tsunami, może spowodować zawalenie się podwodnego zbocza.

Rzeczywiście warunki u wybrzeży Florydy nie wykluczają możliwości przemieszczania się pól lodowych metanowych. Naukowcy spekulują, że kiedy taka warstwa zacznie się poruszać, gaz spod leżących na niej warstw lodu może zostać uwolniony i unieść się na powierzchnię oceanu w postaci gigantycznych bąbelków. Jeśli statek lub samolot wpadnie w taką bańkę, straci siłę nośną i natychmiast zanurzy się pod wodą.

Jest to teoretycznie możliwe, zgadza się amerykański badacz William Dillon, kierownik badań nad hydratami gazu w Amerykańskiej Służbie Geologicznej. Jednak jego zdaniem nie ma danych, które sugerowałyby, że statki giną w Trójkącie Bermudzkim częściej niż w innych miejscach oceanu.

Odmienne stanowisko zajmuje Thomas Gold, geolog z Cornell University. Uważa on, że emisje gazów z dna oceanu są odpowiedzialne za co najmniej cztery poważne wypadki lotnicze u wybrzeży Ameryki Północnej. Te katastrofy miały miejsce niedawno i wiele osób zapewne je pamięta. Ostatnim z nich była katastrofa do morza po wystrzeleniu samolotu Egupt Air-990 w październiku 1999 r. Zdaniem eksperta nie ma „normalnego” wyjaśnienia tragedii. Podobnie jak we wszystkich czterech przypadkach, przyczyną katastrofy było coś nagłego, co uniemożliwiło pilotom przekazanie przez radio jakichkolwiek szczegółów zaistniałych problemów. Choć wyjaśnienia T. Golda spotkały się z zastrzeżeniami, jego hipotezę potwierdzają jeszcze dwa fakty: przed upadkiem dwóch dużych maszyn w powietrzu widoczne były płomienie gazowe i kule ognia. Może to płonący metan ulatniał się z wody? Złoto sugeruje, że przyczyną tego było lekkie trzęsienie ziemi w strefie przybrzeżnej dna.

Niektórzy naukowcy sceptycznie odnoszą się do hipotezy, że wolny metan może przedrzeć się przez grubą warstwę lodu metanowego. Istnieją jednak dowody potwierdzające uwalnianie metanu do powierzchni oceanu, choć nie w tak dużych ilościach.

Niemiecki statek ekspedycyjny Polar Star odwiedził Arktyczne Morze Łaptiewów i u wybrzeży Pakistanu – w obszarach wodnych, gdzie koncentrują się obfite nagromadzenia hydratu metanu. Znaleziono na dnie kratery o średnicy 20 i 30 metrów. Zdaniem badaczy zagłębienia te są śladami eksplozji gazu. W 1997 roku rosyjski statek badawczy Siergiej Wawiłow u wybrzeży Nowej Ziemi znalazł się w obszarze, w którym z morza wydzielały się intensywne gazy. W ubiegłym roku niemieccy i amerykańscy badacze po raz pierwszy zaobserwowali bąbelki metanu wydobywające się z wody. Miało to miejsce na Pacyfiku u wybrzeży Oregonu. Kiedy łódź badawcza Alvin zanurkowała, naukowcy najpierw zobaczyli na dnie dziury, z których wypływały pęcherzyki gazu. Według ich założeń pochodziły one z nagromadzeń pod warstwami hydratu metanu (jego miąższość wynosi tu 140 metrów – według pomiarów sejsmicznych). Naukowcy uważają, że metan szybko przedostaje się przez warstwę hydratu metanu: gdyby wyciekał powoli, utknąłby w tej warstwie i zamarzł.

PIERWSZE PRÓBY „OSWOJENIA” hydratu metanu

Nadal nie ma pełnego opisu wszystkich zasobów hydratu metanu, ale nawet korzystając z przybliżonych szacunków tego, co Natura zgromadziła wzdłuż wybrzeży oceanów, naukowcy szacują, że jego odpowiednik energetyczny jest największą rezerwą energii dostępną ludzkości, jeśli mamy na myśli paliwa kopalne. Tylko hydrat metanu zawiera więcej węgla niż zwykły węgiel, torf, łupki i ropa naftowa razem wzięte (ale związek ten zawiera także wodór, najcenniejszy nośnik energii). Możemy śmiało założyć, że tego rodzaju paliwo wystarczy ludzkości na wiele tysiącleci. Pytanie: jak się do niego dostać?

W marcu 1998 r. kanadyjsko-japońska ekspedycja geologiczna w północno-zachodniej Kanadzie przeprowadziła odwierty próbne w delcie rzeki MacKenzie. Na głębokości 900 metrów wiertło natrafiło na hydrat metanu. Na powierzchnię wydobyto rdzeń – kruchy, szary lód przesiąknięty mułem. Kiedy naukowcy włożyli kawałek rdzenia do miski z wodą, rozpoczęło się szybkie, przypominające wrzenie uwalnianie gazu z niewoli lodowej. Ale ta energia jest bardzo mała w porównaniu z tą, którą uzyskujemy z chemicznego oddziaływania metanu z tlenem, czyli podczas spalania.

Obecnie nie ma dobrze funkcjonującej technologii przemysłowej produkcji nowego paliwa. Wyrażono np. pomysł, że przy wydobyciu należy zapewnić dach lub baldachim nad warstwą tej substancji, aby przypadkowy wzrost temperatury lub działanie środków chemicznych nie spowodował uwolnienia gazu spod warstwy lodu. Nawet wiercenie w lodzie metanowym jest operacją ryzykowną: może obniżyć ciśnienie, a tym samym spowodować niestabilność. Wstępne dane, takie jak stężenie hydratu metanu w osadach dennych, są nadal niejasne. Ponieważ pozostaje stabilny tylko przy wysokich ciśnieniach, nigdy nie było możliwe podniesienie na pokład wystarczająco dużego bloku konglomeratu.

Przewiduje się, że do roku 2020 Stany Zjednoczone zwiększą zużycie energii o 30 procent. Są gotowi na wykorzystanie hydratu metanu: Kongres przeznaczył 42 mln dolarów na opracowanie programu uwzględnienia nowego paliwa w bilansie energetycznym kraju.

Szczególnie zainteresowana rozwojem produkcji hydratu metanu jest zainteresowana Japonią – krajem pozbawionym pól naftowych, ale posiadającym ogromne zasoby metanu ukryte w oceanie – w lodzie i pod lodem. Japończycy dążą do rozwoju górnictwa komercyjnego i przemysłowego. Wiercenia przeprowadzone w kanadyjskiej Arktyce, w delcie rzeki MacKenzie, w warunkach wiecznej zmarzliny, wykazały, że pory lodowe w rdzeniach były w 80% wypełnione gazem. Japończycy przesuwają swoje platformy wiertnicze w stronę Pacyfiku i testowane są różne technologie. Jednak nic nie wiadomo jeszcze o wynikach ich prac eksperymentalnych.

Geolog Scott Dallimore uważa, że ​​wiercenia na Syberii i na Alasce wykazały stężenie gazu w porach lodu od 50 do 80 procent. Większe są złoża na morzu, ale stopień ich wypełnienia gazem wynosi około 20%. W Rosji, na Syberii, znajduje się złoże Messoyakskoje, złoże gazowe zlokalizowane w wiecznej zmarzlinie, jedyne miejsce na świecie, gdzie z hydratu metanu wydobywa się regularny gaz ziemny. Jest to dość potężne złoże, które funkcjonuje już od wielu lat. Biegnie z niego rurociąg do Norylska, głównego konsumenta energii.

W przeciwieństwie do wiecznej zmarzliny, jak już wspomniano, rezerwy oceaniczne składają się z dwóch części: lodu metanowego, którego warstwa może przekraczać kilkaset metrów, oraz pęcherzyka gazu utrzymywanego przez tę warstwę. Obecnie poszukuje się technologii przemysłowej, która umożliwiłaby niezwykle ostrożne wydobycie gazu, nie pozwalając na przedostanie się go do atmosfery: za efekt cieplarniany odpowiedzialny jest metan i dwutlenek węgla – jego wpływ odczuliśmy w ostatnich latach wszyscy. Jeśli oprócz CO2 do atmosfery przedostaną się także duże masy metanu, wówczas rosnąca jego temperatura może przywrócić warunki, w jakich znalazła się nasza planeta 55 milionów lat temu, o czym była mowa na początku artykułu.

Nie nadaje się także zwykłe spalanie nowo wydobytych gigantycznych ilości metanu – otrzymamy duże ilości tego samego CO2, gazu cieplarnianego, czyli w tym przypadku atmosfera zacznie się bardziej energetycznie nagrzewać. Natura ma hojny dar dla człowieka, ale naukowcy i inżynierowie będą musieli się nieźle namęczyć, zanim będą mogli skorzystać z jej miłosierdzia.

W 2010 roku amerykańscy pracownicy naftowi napotkali niepożądane powstawanie hydratów gazu podczas eliminowania przełomu naftowego po awarii platformy Deepwater Horizon w Zatoce Meksykańskiej. Następnie, w celu kontroli wyciekającej ropy, zbudowano specjalną skrzynkę, którą planowano umieścić nad głowicą odwiertu awaryjnego. Ale olej okazał się bardzo nagazowany, a metan zaczął tworzyć całe pokłady lodowe hydratów gazu na ściankach skrzynki. Są o około 10% lżejsze od wody, a gdy ilość hydratów gazu stanie się wystarczająco duża, po prostu zaczął podnosić pudełko, co na ogół było z góry przewidywane przez ekspertów.

Dlatego w doniesieniach japońskich geologów bardzo ostrożnie mówi się o perspektywie wydobycia hydratów metanu – wszak katastrofa platformy wiertniczej Deepwater Horizon, zdaniem szeregu naukowców, m.in. profesora Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley Roberta Bee, była konsekwencją eksplozja gigantycznej bańki metanu, która powstała z dennych złóż hydratów poruszonych przez wiertnice.

Ale niezależnie od tego, jak zakończy się teraz ta sprawa dla japońskich pracowników gazownictwa, wskazuje ona na jeden ważny trend – to gaz z pewnością wyłania się na główne źródło energii XXI wieku. Postawienie na gaz jest całkiem uzasadnione, ponieważ na Ziemi jest dużo metanu. Światowe zasoby metanu w złożach klasycznych na koniec ostatniej dekady był około 179 bilionów metrów sześciennych, z czego w Rosji prawie 48 bilionów. Drugie i trzecie miejsce dzielą Iran i Katar – każde z nich ma po około 26 bilionów metrów sześciennych. Ale czwarte i piąte miejsce dzielą Arabia Saudyjska i Stany Zjednoczone, każde z nich dysponuje około 7 bilionami metrów sześciennych gazu, co odpowiada potencjalnym rezerwom japońskiego szelfu.

Jeśli weźmiemy pod uwagę tzw. gaz łupkowy (jest to ten sam metan, tylko ze złóż innego rodzaju), to Stany Zjednoczone liczą na 30 bln metrów sześciennych zasobów technicznie wydobywalnych, Chiny mogą mieć 45 bln, Argentyna, zamknięcie pierwszej trójki, - 27 bilionów. Światowe zasoby gazu łupkowego są oceniane przez amerykańskich specjalistów na poziomie 236 bilionów metrów sześciennych.

Ale wszystkie te bogactwa bledną w porównaniu z morskimi lub, jak się je nazywa, wodnymi złożami hydratów gazowych. Całkowita objętość metanu w nich zawartego jest oceniany 20 tysięcy bilionów metrów sześciennych! Są to zasoby kolosalne, nieporównywalnie większe od zasobów gazu łupkowego i gazu z klasycznych złóż. Można powiedzieć, że te rezerwy wystarczą na kilka wieków najbardziej bezlitosnej eksploatacji. Warto przypomnieć, że złoża te znajdują się w strefie szelfowej nie tylko Japonii, ale także Rosji (zwłaszcza na Morzu Ochockim), a także Ukrainy i Gruzji.

Jeśli ludzkości uda się rozwiązać kwestię bezpiecznej produkcji i magazynowania gazu w postaci hydratu gazu, może to otworzyć ogromne możliwości jego wykorzystania na przykład jako paliwa samochodowego. Oznacza to, że zbliża się czas na nową infrastrukturę transportową zorientowaną na paliwa gazowe.

Podobnie jak Katon, który każde swoje przemówienie w Senacie starożytnego Rzymu kończył żądaniem zniszczenia Kartaginy, tak autor tych wersów chce ponownie zaapelować do rosyjskich inwestorów – przyszedł czas na stworzenie nowych silników i najprawdopodobniej - systemy paliwowe zasilane gazem ziemnym - metanem, bo to jest przyszłość. Japoński sukces to kolejny dzwonek zwiastujący początek nowej ery.