Methane hydrate kwenye sakafu ya bahari
Methane hidrati- madini ya ajabu zaidi ya Dunia, ambayo yalijulikana tu katika miongo ya hivi karibuni. Madini haya yanaweza kuwepo tu chini ya hali maalum. Kwa mfano, kwa shinikizo la angahewa la kidunia na joto sio juu kuliko digrii 80. Ikiwa joto la hewa ni digrii 0 Celsius, basi kwa kuwepo kwa madini haya ni muhimu kuunda shinikizo la juu la 25 bar. Haiwezi kuwa katika hali ya kioevu au ya gesi, haiwezi kuyeyuka. Methane hidrati inaweza tu kuwa imara.
Ni madini gani haya ya ajabu?
Methane hidrati ni barafu ambayo ina muundo maalum kwa namna ya makundi, ndani ambayo molekuli za methane na misombo mingine ya methane (CH4, C2H6, C3H8, isobutane, nk) ziko. Maji na methane huunganishwa na vifungo dhaifu vya molekuli, na joto linapoongezeka, gesi ya methane huacha tu makundi na kuyeyuka. Ikiwa inapokanzwa hutokea haraka, kutolewa kwa methane pia hutokea haraka, wakati mwingine kwa kulipuka.
Mfano wa hydrate ya methane
Kuna visa vinavyojulikana vya mlipuko wa methane kutoka kwenye barafu iliyoyeyuka na tabaka la mashapo la bahari. Hii inasababisha kueneza kwa maji na Bubbles za methane na kupungua kwa wiani wake. Matokeo yake, meli au manowari inaweza kuzama. Kuna dhana kwamba jambo hili lilikuwa sababu ya kuzama kwa ghafla kwa meli katika Pembetatu maarufu ya Bermuda.
Wakati wa matetemeko ya ardhi yenye nguvu na harakati za sahani za lithospheric, inapokanzwa kwa miamba na kutolewa kwa mlipuko wa methane pia kunaweza kutokea. Ikiwa utainua hydrate ya methane kutoka chini au kuiondoa kutoka kwenye permafrost, gesi itaanza mara moja kutoka humo. Gesi hii inaweza kuwashwa na utaona picha ya kushangaza - barafu inayowaka!
Maji ya methane yanapatikana wapi? na kwa nini uhusiano huu wa ajabu ulijulikana tu katika nusu ya pili ya karne ya ishirini?
Madini haya hupatikana chini ya bahari, kwenye rafu na kwenye tabaka za miamba ya sakafu ya bahari. Lakini tu kwa kina fulani, ambapo joto kutoka kwa matumbo ya Dunia bado halijawasha miamba ya sedimentary. Chini ya permafrost, tena, kwa kina fulani. Chini ya Ziwa Baikal. Hifadhi ya asili ya madini haya ni kubwa sana.
Methane hidrati ni chanzo cha nishati, kwa kuwa uchimbaji wake unaweza kuzalisha gesi asilia kwa kiasi kikubwa. Kulingana na wataalamu, hii ni 160 - 180 sentimita za ujazo za methane kutoka mita 1 za ujazo. cm ya barafu. Kwa hivyo maendeleo ya viwanda ya mkusanyiko wa madini haya yanaweza kuleta mafuta mengi ya bluu. Matarajio ya kutumia methane hidrati kama chanzo cha akiba ya gesi yalichochea uchunguzi wa kina juu yake mwishoni mwa karne ya 20 na mwanzoni mwa karne ya 21.
Lakini madini haya pia ni chanzo cha hatari kubwa kwa maisha ya Dunia. Hebu wazia kwamba joto la maji ya bahari liliongezeka kwa ghafla, na idadi kubwa ya volkano ilianza kulipuka chini ya bahari na bahari. Methane itatolewa mara moja ndani ya maji na anga. Methane ni gesi chafu, kama vile CO2. Athari ya chafu inayoundwa na methane ni kubwa mara nyingi kuliko ile ya dioksidi kaboni. Hali ya anga na bahari itawaka. Hii itasababisha mabadiliko ya hali ya hewa duniani kote, hadi kufa kwa aina nyingi za wanyama na mimea baharini na nchi kavu. Labda hata kifo cha mtu.
Wanajiolojia wanaamini kwamba kitu kama hicho kilitokea karibu miaka milioni 252 iliyopita (mwisho wa kipindi cha kijiolojia cha Permian), wakati asteroid kubwa ilipoanguka kaskazini-kati mwa Siberia na kutoboa ukoko wa dunia. Hii ilisababisha kumwagwa kwa lava ya basaltic juu ya eneo kubwa, milipuko ya volkeno na matetemeko ya ardhi katika sayari yote. Kama matokeo, sio tu majivu ya volkeno, lakini pia methane huingia kwenye anga. Matokeo yake, asilimia 70 ya viumbe wanaoishi ardhini na 96% ya viumbe vya bahari na bahari vilikufa. Dunia imebadilika... Tukio hili la ulimwengu na kijiolojia linajulikana kama "janga la Permian". , ilipuka baada ya kuanguka kwa asteroid inaweza kuonekana kwenye ramani za kijiolojia, huitwa "mitego ya Siberia".
Kuongezeka kwa shughuli za volkeno na kutolewa kwa kiasi kikubwa cha methane kwenye anga pia kulitokea mwishoni mwa Paleocene, ambayo pia ilisababisha mabadiliko katika mimea na wanyama, na kifo cha maelfu ya aina za viumbe hai.
Haipo tu Duniani. Hidrati za methane zinapatikana zaidi kwenye sayari katika mfumo wa jua ambazo zimefunikwa na barafu na kuwa na anga ya methane. Hizi ni Neptune na Uranus. Labda barafu ya comets ina maji ya methane.
] alielezea dhana kuhusu kuwepo kwa amana za hydrate ya gesi katika eneo la permafrost. Katika miaka ya 60, amana za kwanza za hydrates za gesi ziligunduliwa kaskazini mwa USSR. Kuanzia wakati huu na kuendelea, maji ya gesi huanza kuzingatiwa kama chanzo cha nishati. Hatua kwa hatua, kuenea kwao katika bahari na kukosekana kwa utulivu na kuongezeka kwa joto kulionekana wazi.
Tabia za hydrates
Maji ya gesi yanafanana na theluji iliyobanwa kwa sura, inaweza kuwaka, na kuvunjika kwa urahisi ndani ya maji na gesi joto linapoongezeka. Kwa sababu ya muundo wake wa clathrate, hidrati ya gesi yenye ujazo wa 1 cm³ inaweza kuwa na hadi 160-180 cm³ ya gesi safi.
Methane hydrate katika asili
Mchoro wa awamu na uwanja wa utulivu wa methane hidrati katika bahari na kwenye mabara. Baharini, uthabiti wa methane hidrati imedhamiriwa na halijoto ya maji ya chini na mteremko wa jotoardhi. Joto la maji chini ya bahari ya kaskazini ni +4 °C. Hapo chini, katika miamba ya sedimentary, huongezeka kwa mujibu wa gradient ya jotoardhi; kwa joto fulani, hidrati ya methane inakuwa thabiti na huvunjika ndani ya maji na methane. Picha sawa inazingatiwa kwenye mabara, lakini kina cha uharibifu wa hydrate juu yao inategemea kina cha maendeleo ya permafrost.
Kama ifuatavyo kutoka kwa mchoro wa awamu ya hidrati ya methane, uundaji wake unahitaji joto la chini na shinikizo la juu kiasi, na shinikizo la juu, joto la juu ambalo methane hidrati ni thabiti. Kwa hiyo, saa 0 ° C ni imara kwa shinikizo la utaratibu wa bar 25 na hapo juu. Shinikizo hili linapatikana, kwa mfano, katika bahari kwa kina cha karibu m 250. Katika shinikizo la anga, utulivu wa methane hydrate inahitaji joto la karibu -80 ° C. Hata hivyo, maji ya methane bado yanaweza kuwepo kwa muda mrefu chini ya hali ya shinikizo la chini na kwa joto la juu, lakini daima hasi - katika kesi hii wao ni katika hali ya metastable, kuwepo kwao hutoa athari ya kujihifadhi - wakati wa mtengano. maji ya methane yamefunikwa na ukoko wa barafu, ambayo huzuia mtengano zaidi.
Kadiri unene wa mashapo katika bahari unavyoongezeka na unene wa maji ya barafu kuzama au kupungua, hidrati ya methane itasambaratika na hifadhi ya gesi itaundwa kwenye kina kifupi, ambacho gesi inaweza kupasuka hadi kwenye uso. Milipuko kama hiyo huzingatiwa katika tundra na wakati mwingine baharini.
Kuharibika kwa janga la hidrati ya methane inachukuliwa kuwa sababu ya Upeo wa Juu wa Joto wa Paleocene, tukio la kijiolojia kwenye mpaka wa Paleocene-Eocene ambalo lilisababisha kutoweka kwa spishi nyingi za wanyama, mabadiliko ya hali ya hewa na mchanga.
Mchakato wa mafanikio ya methane kutoka kwa amana za baharini za hidrati za gesi umeombwa kuelezea kutoweka kwa meli katika Pembetatu ya Bermuda na baadhi ya maeneo mengine. Ukweli ni kwamba wakati methane inapoinuka juu ya uso, maji yanajaa Bubbles za gesi na wiani wa mchanganyiko hupungua kwa kasi. Matokeo yake, meli inapoteza kasi na kuzama.
Wakati wa uzalishaji wa gesi, hydrates inaweza kuunda kwenye visima vya kisima, mawasiliano ya shamba na mabomba kuu ya gesi. Kwa kuweka kwenye kuta za mabomba, hydrates hupunguza kwa kasi upitishaji wao. Ili kupambana na uundaji wa maji katika uwanja wa gesi, vizuizi mbalimbali huletwa ndani ya visima na bomba (pombe ya methyl, glycols, suluhisho la 30% ya CaCl 2), na pia kudumisha joto la mtiririko wa gesi juu ya joto la malezi ya hydrate kwa kutumia hita, insulation ya mafuta ya bomba. na uteuzi wa njia za uendeshaji, kutoa joto la juu la mtiririko wa gesi. Ili kuzuia malezi ya hydrate katika mabomba kuu ya gesi, kukausha gesi ni bora zaidi - kusafisha gesi kutoka kwa mvuke wa maji.
Angalia pia
Andika hakiki juu ya kifungu "Methane hydrate"
Fasihi
- J. Carroll. Maji ya gesi asilia. - Technopress, 2007. - 316 p.
- (Kiukreni)
Viungo
- Oleg Ivashchenko
- Dyadin Yu. A., Gushchin A. L. Soros jarida la elimu, 1998
| Makala au sehemu hii ina au marejeleo ya nje, lakini vyanzo vya taarifa mahususi bado havijulikani kwa sababu ya ukosefu wa tanbihi. Taarifa ambazo hazijatolewa zinaweza kuhojiwa na kuondolewa. Unaweza kuboresha makala kwa kutoa manukuu sahihi zaidi kwa vyanzo vyako. |
Sehemu ya sifa ya Methane Hydrate
Cossack akashuka kwenye farasi wake, akamchukua mvulana huyo na kwenda naye Denisov. Denisov, akiwaonyesha Wafaransa, aliuliza ni askari wa aina gani. Mvulana, akiweka mikono yake baridi kwenye mifuko yake na kuinua nyusi zake, akamtazama Denisov kwa woga na, licha ya hamu inayoonekana ya kusema kila kitu anachojua, alichanganyikiwa katika majibu yake na alithibitisha tu kile Denisov alikuwa akiuliza. Denisov, akikunja uso, akageuka kutoka kwake na kumgeukia esaul, akimwambia mawazo yake.Petya, akigeuza kichwa chake na harakati za haraka, akatazama nyuma kwa mpiga ngoma, kisha kwa Denisov, kisha kwa esaul, kisha kwa Mfaransa kijijini na barabarani, akijaribu kutokosa chochote muhimu.
"Pg" inakuja, sio "pg" Dolokhov inakuja, lazima tujisikie! .. Eh? - alisema Denisov, macho yake yakiangaza kwa furaha.
"Mahali panafaa," esaul alisema.
"Tutatuma watoto wachanga chini kupitia mabwawa," Denisov aliendelea, "watatambaa hadi kwenye bustani; utakuja na Cossacks kutoka huko," Denisov alielekeza msitu nyuma ya kijiji, "nami nitakuja kutoka hapa, pamoja na ganders zangu. Na kando ya barabara ...
"Haitakuwa shimo - ni matope," esaul alisema. - Utakwama kwenye farasi wako, unahitaji kuzunguka kushoto ...
Walipokuwa wakizungumza kwa sauti ya chini namna hii, chini, kwenye bonde kutoka kwenye bwawa, risasi moja ilibonyezwa, moshi ukageuka mweupe, kisha mwingine, na kilio cha kirafiki, kikionekana cha furaha kikasikika kutoka kwa mamia ya sauti za Wafaransa waliokuwa kwenye nusu-mlima. Katika dakika ya kwanza, Denisov na esaul walirudi nyuma. Walikuwa karibu sana hivi kwamba ilionekana kwao kuwa wao ndio waliosababisha milio ya risasi na mayowe haya. Lakini risasi na mayowe hayakuwahusu. Chini, kupitia mabwawa, mtu aliyevaa kitu chekundu alikuwa akikimbia. Inaonekana alikuwa akipigwa risasi na kupigiwa kelele na Wafaransa.
"Baada ya yote, hii ni Tikhon yetu," esaul alisema.
- Yeye! wao ni!
"Ni mwongo gani," Denisov alisema.
- Ataondoka! - Esaul alisema, akipunguza macho yake.
Mtu waliyemwita Tikhon, akikimbilia mtoni, akajipenyeza ndani yake ili splashes zikaruka, na, akijificha kwa muda, akiwa mweusi kutoka kwa maji, akatoka kwa miguu minne na kukimbia. Wafaransa waliokuwa wakikimbia baada yake walisimama.
"Kweli, yeye ni mwerevu," alisema esaul.
- Ni mnyama gani! - Denisov alisema kwa usemi sawa wa kukasirika. - Na amekuwa akifanya nini hadi sasa?
- Huyu ni nani? - Petya aliuliza.
- Hii ni plastun yetu. Nikamtuma achukue ulimi.
"Oh, ndio," Petya alisema kutoka kwa neno la kwanza la Denisov, akitikisa kichwa kana kwamba anaelewa kila kitu, ingawa hakuelewa hata neno moja.
Tikhon Shcherbaty alikuwa mmoja wa watu muhimu sana kwenye chama. Alikuwa mtu kutoka Pokrovskoye karibu na Gzhat. Wakati, mwanzoni mwa vitendo vyake, Denisov alikuja Pokrovskoye na, kama kawaida, akimwita mkuu, aliuliza kile wanachojua juu ya Wafaransa, mkuu huyo alijibu, kwani wakuu wote walijibu, kana kwamba wanajitetea, kwamba hawakufanya hivyo. kujua chochote, kujua hawajui. Lakini Denisov alipowaeleza kwamba lengo lake lilikuwa kuwapiga Wafaransa, na alipouliza ikiwa Wafaransa walikuwa wameingia ndani, mkuu huyo alisema kwamba hakika kulikuwa na waporaji, lakini katika kijiji chao Tishka Shcherbaty mmoja tu ndiye aliyehusika katika mambo haya. Denisov aliamuru Tikhon aitwe kwake na, akimsifu kwa shughuli zake, alisema maneno machache mbele ya mkuu juu ya uaminifu kwa Tsar na Bara na chuki ya Wafaransa ambayo wana wa Bara wanapaswa kuzingatia.
"Hatufanyi chochote kibaya kwa Wafaransa," Tikhon alisema, akionekana kuwa na woga kwa maneno ya Denisov. "Hiyo ndiyo njia pekee tuliyojidanganya na watu hao." Lazima wangepiga Miroder kumi na mbili, vinginevyo hatukufanya chochote kibaya ... - Siku iliyofuata, wakati Denisov, akisahau kabisa juu ya mtu huyu, aliondoka Pokrovsky, aliarifiwa kwamba Tikhon alikuwa amejiunga na chama na akauliza. kubaki nayo. Denisov aliamuru kuondoka kwake.
Tikhon, ambaye hapo awali alirekebisha kazi duni ya kuweka moto, kupeana maji, farasi wa ngozi, n.k., hivi karibuni alionyesha utayari na uwezo zaidi wa vita vya msituni. Alitoka usiku kuwinda mawindo na kila wakati alileta nguo na silaha za Kifaransa, na alipoamriwa, pia alileta wafungwa. Denisov alimfukuza Tikhon kazini, akaanza kumchukua pamoja naye kwenye safari na kumuandikisha katika Cossacks.
Tikhon hakupenda kupanda na alitembea kila wakati, hajawahi kuanguka nyuma ya wapanda farasi. Silaha zake zilikuwa blunderbuss, ambayo alivaa zaidi kwa ajili ya kujifurahisha, pike na shoka, ambayo aliitumia kama mbwa mwitu hunyonya meno yake, akitoa kwa urahisi viroboto kutoka kwa manyoya yake na kuuma kupitia mifupa minene. Tikhon kwa uaminifu, kwa nguvu zake zote, aligawanya magogo na shoka na, akichukua shoka kwa kitako, akaitumia kukata vigingi nyembamba na kukata vijiko. Katika chama cha Denisov, Tikhon alichukua nafasi yake maalum, ya kipekee. Wakati ilikuwa ni lazima kufanya jambo gumu na la kuchukiza sana - pindua mkokoteni kwenye matope na bega lako, vuta farasi kutoka kwenye kinamasi kwa mkia, uivue ngozi, panda katikati kabisa ya Wafaransa, tembea maili hamsini a. siku - kila mtu alionyesha, akicheka, kwa Tikhon.
"Ni nini kuzimu anafanya, wewe mkubwa," walisema juu yake.
Wakati mmoja, Mfaransa ambaye Tikhon alikuwa akimchukua alimpiga risasi na bastola na kumpiga kwenye nyama ya mgongo wake. Jeraha hili, ambalo Tikhon alitibiwa tu na vodka, ndani na nje, lilikuwa mada ya utani wa kuchekesha zaidi katika kikosi kizima na utani ambao Tikhon alishindwa kwa hiari.
- Nini, ndugu, sivyo? Je, Ali ni mpotovu? - Cossacks walimcheka, na Tikhon, akiinama kwa makusudi na kutengeneza nyuso, akijifanya kuwa amekasirika, aliwakemea Wafaransa kwa laana za ujinga zaidi. Tukio hili lilikuwa na ushawishi tu kwa Tikhon kwamba baada ya jeraha lake mara chache alileta wafungwa.
Tikhon alikuwa mtu muhimu zaidi na shujaa katika chama. Hakuna mtu mwingine aliyegundua kesi za mashambulizi, hakuna mtu mwingine aliyemchukua na kuwapiga Wafaransa; na kama matokeo ya hii, alikuwa mzaha wa Cossacks na hussars zote na yeye mwenyewe alijitolea kwa kiwango hiki. Sasa Tikhon alitumwa na Denisov, usiku, kwa Shamshevo ili kuchukua ulimi. Lakini, ama kwa sababu hakuridhika na Mfaransa huyo tu, au kwa sababu alilala usiku kucha, alipanda msituni, katikati ya Wafaransa na, kama Denisov aliona kutoka Mlima Denisov, aligunduliwa nao. .
/. Wanahisabati wa Urusi waliunda kielelezo cha kukuza amana za chanzo tajiri zaidi cha gesi asilia kwenye sayari - hydrates ya gesi, ambayo mkusanyiko wake ni wa juu katika ukanda wa Arctic, na wanasayansi wa Skoltech walipendekeza teknolojia ya kuchimba methane kutoka kwa maji. Wataalam waliiambia TASS jinsi uzalishaji wa methane hiyo utasaidia kupunguza athari ya chafu, ni faida gani za utafiti mpya, na ikiwa kuna matarajio ya maendeleo ya viwanda ya hydrates ya gesi nchini Urusi.
Dhidi ya athari ya chafu
Hidrati za gesi ni misombo thabiti ya fuwele ya barafu na gesi; pia huitwa "barafu inayoweza kuwaka." Kwa asili, hupatikana katika unene wa sakafu ya bahari na katika miamba ya permafrost, kwa hivyo ni ngumu sana kuchimba visima - visima lazima vichimbwe kwa kina cha mita mia kadhaa, na kisha gesi asilia inaweza kutengwa na amana za barafu na kusafirishwa. kwa uso. Wafanyakazi wa mafuta wa China waliweza kufanya hivyo katika Bahari ya Kusini ya China mwaka wa 2017, lakini ili kufanya hivyo walipaswa kuingia ndani ya bahari kwa zaidi ya mita 200, licha ya ukweli kwamba kina katika eneo la uzalishaji kilizidi kilomita 1.2.
Watafiti wanaona kwamba hydrates ya gesi ni chanzo cha nishati cha kuahidi, ambacho kinaweza kuhitajika, hasa, na nchi ambazo hazina rasilimali nyingine za nishati, kwa mfano, Japan na Korea Kusini. Makadirio ya maudhui ya methane, mwako ambao hutoa nishati, katika hydrates ya gesi duniani kote hutofautiana: kutoka tani 2.8 quadrillion kulingana na Wizara ya Nishati ya Shirikisho la Urusi hadi tani 5 quadrillion kulingana na Shirika la Nishati Duniani (IEA). Hata makadirio madogo yanaonyesha akiba kubwa: kwa kulinganisha, Shirika la BP (British Petroleum) lilikadiria hifadhi ya mafuta duniani kuwa tani bilioni 240 mwaka wa 2015.
"Kulingana na makadirio ya mashirika kadhaa, haswa Gazprom VNIIGAZ, rasilimali za methane katika hydrate ya gesi kwenye eneo la Shirikisho la Urusi huanzia mita za ujazo trilioni 100 hadi 1000, katika ukanda wa Arctic, pamoja na bahari, hadi mita za ujazo trilioni 600-700. , lakini hii ni takriban sana,” - Evgeniy Chuvilin, mtafiti mkuu katika Kituo cha Uzalishaji wa Hydrocarbon katika Taasisi ya Sayansi na Teknolojia ya Skolkovo (Skoltech), aliiambia TASS.
Mbali na chanzo halisi cha nishati, maji ya gesi yanaweza kuwa wokovu kutoka kwa gesi chafu, ambayo itasaidia kuzuia ongezeko la joto duniani. Utupu uliotolewa na methane unaweza kujazwa na dioksidi kaboni.
"Kwa mujibu wa watafiti, methane hidrati ina zaidi ya 50% ya kaboni ya hifadhi ya hidrokaboni inayojulikana duniani. Hiki sio tu chanzo tajiri zaidi cha gesi ya hidrokaboni kwenye sayari yetu, lakini pia hifadhi inayowezekana ya dioksidi kaboni, ambayo inachukuliwa kuwa gesi ya chafu Unaweza kuua ndege wawili kwa jiwe moja - toa methane, uchome moto ili kutoa nishati na pampu mahali pake dioksidi kaboni iliyopatikana wakati wa mwako, ambayo itachukua nafasi ya methane katika hydrate," Nail Musakaev, naibu mkurugenzi wa kisayansi. kazi ya tawi la Tyumen la Taasisi ya Mitambo ya Kinadharia na Inayotumika ya Tawi la Siberia la Chuo cha Sayansi cha Urusi, aliiambia TASS.
Katika hali ya permafrost
Leo, watafiti wanatambua njia tatu kuu za kuahidi za kuchimba maji ya gesi.
"Kabla ya kutoa gesi kutoka kwa hydrates, ni muhimu kuitenganisha katika vipengele - gesi na maji au gesi na barafu. Njia kuu za uzalishaji wa gesi zinaweza kutofautishwa - kupunguza shinikizo chini ya kisima, inapokanzwa malezi na maji ya moto au mvuke, kusambaza vizuizi (vitu) kwa malezi ya mtengano wa hydrates ya gesi - maelezo ya TASS)," Musakaev alielezea.
Wanasayansi kutoka Tyumen na Sterlitamak wameunda modeli ya hisabati kwa ajili ya uzalishaji wa methane katika permafrost. Inastahili kuzingatia kwa kuwa inazingatia mchakato wa malezi ya barafu wakati wa ukuzaji wa shamba.
"Uundaji wa barafu una faida na hasara: inaweza kuziba vifaa, lakini, kwa upande mwingine, mtengano wa hydrate ya gesi ndani ya gesi na barafu unahitaji nishati mara tatu chini kuliko wakati wa kuharibika kwa gesi na maji," Musakaev alisema.
Faida ya mfano wa hisabati ni uwezo wa kutabiri hali ya maendeleo ya amana za hydrate ya gesi, ikiwa ni pamoja na kutathmini ufanisi wa kiuchumi wa mbinu za uzalishaji wa gesi kutoka kwa amana hizo. Matokeo yanaweza kuwa ya manufaa kwa kubuni mashirika yanayohusika katika kupanga na kuchunguza mashamba ya hydrate ya gesi, mwanasayansi alibainisha.
Skoltech pia inaendeleza teknolojia za kuchimba methane kutoka kwa hydrates. Pamoja na wenzao kutoka Chuo Kikuu cha Heriot-Watt huko Edinburgh, wataalamu wa Skoltech walipendekeza kuchimba methane kutoka kwa hidrati za gesi kwa kusukuma hewa kwenye safu ya miamba. "Njia hii ni ya kiuchumi zaidi kuliko zilizopo na ina athari ndogo kwa mazingira," Chuvilin alielezea.
Njia hii inadhani kuwa dioksidi kaboni au nitrojeni huingizwa katika malezi, na maji ya gesi hutengana katika vipengele kutokana na tofauti ya shinikizo. “Kwa sasa tunafanya utafiti wa kimbinu ili kupima mbinu hiyo na ufanisi wake. Ubunifu wa teknolojia bado uko mbali, huku tukiunda misingi ya kimwili na kemikali ya teknolojia hii,” mwanasayansi huyo alisisitiza.
Kulingana na Chuvilin, Urusi bado haina teknolojia zilizo tayari tayari kwa uchimbaji mzuri wa methane kutoka kwa hydrate, kwani hakuna programu zilizolengwa za kusaidia eneo hili la kisayansi. Lakini maendeleo bado yanaendelea. "Hidrati za gesi zinaweza zisiwe rasilimali kuu ya nishati ya siku zijazo, lakini matumizi yao hakika yatahitaji maendeleo ya maarifa mapya," Musakaev aliongeza.
Ufanisi wa kiuchumi
Utabiri wa maendeleo ya tata ya mafuta na nishati ya Kirusi kwa kipindi cha hadi 2035 inazingatia uchunguzi na maendeleo ya mashamba ya hydrate ya gesi kati ya matarajio ya muda mrefu ya uzalishaji wa gesi. Hati hiyo inabainisha kuwa maji ya gesi yanaweza kuwa "sababu katika nishati ya kimataifa tu katika miaka 30-40," lakini hali ya mafanikio haiwezi kutengwa. Kwa vyovyote vile, ukuzaji wa hydrates utahusisha ugawaji upya wa kimataifa katika soko la dunia la rasilimali za mafuta - bei ya gesi itapungua, na mashirika ya madini yataweza kudumisha mapato yao tu kwa kukamata masoko mapya na kuongeza kiasi cha mauzo. Kwa maendeleo makubwa ya amana hizo, ni muhimu kuunda teknolojia mpya, kuboresha na kupunguza gharama za zilizopo, maelezo ya mkakati.
Kwa kuzingatia kutopatikana kwa hydrates na ugumu wa uchimbaji wao, wataalam wanawaita chanzo cha kuahidi cha nishati, lakini kumbuka kuwa hii sio mwelekeo katika miaka ijayo - hydrates zinahitaji teknolojia mpya ambazo bado zinatengenezwa. Na katika hali ya uzalishaji wa gesi asilia, methane kutoka kwa hydrates haiko katika nafasi nzuri zaidi. Katika siku zijazo, kila kitu kitategemea hali ya soko la nishati.
"Muda wa uzalishaji viwandani unategemea teknolojia inayopatikana kiuchumi kwa utafutaji, ujanibishaji na uzalishaji wa gesi, na mambo ya soko. Makampuni yanayozalisha gesi yana akiba ya kutosha ya gesi asilia, kwa hivyo wanazingatia teknolojia ya uzalishaji wa gesi kutoka kwa maji ya gesi kama msingi wa kwa muda mrefu. Kwa maoni yangu, uzalishaji wa viwanda katika Shirikisho la Urusi utaanza hakuna mapema zaidi ya miaka 10, "mtaalam alisema.
Kulingana na Chuvilin, kuna mashamba nchini Urusi ambapo methane kutoka kwa maji ya gesi inaweza kuanza kuzalishwa katika miaka 10 ijayo, na hii itakuwa ya kuahidi sana. "Katika baadhi ya maeneo ya gesi kaskazini mwa Siberia ya Magharibi, wakati hifadhi za gesi za jadi zimepungua, inawezekana kuendeleza upeo wa juu ambapo gesi inaweza kuwa katika hali ya hidrati. Hili linawezekana katika muongo ujao, kila kitu kitategemea gharama ya rasilimali za nishati,” muhtasari wa mpatanishi wa shirika hilo.
Licha ya maendeleo ya vyanzo vya nishati mbadala, mafuta ya mafuta bado yanahifadhi na, katika siku zijazo inayoonekana, itahifadhi jukumu kubwa katika usawa wa mafuta ya sayari. Kulingana na wataalamu wa ExxonMobil, matumizi ya nishati kwenye sayari yataongezeka kwa nusu katika miaka 30 ijayo. Wakati tija ya amana za hidrokaboni inayojulikana inapungua, amana mpya kubwa zinagunduliwa mara kwa mara, na matumizi ya makaa ya mawe yanadhuru mazingira. Hata hivyo, akiba inayopungua ya hidrokaboni ya kawaida inaweza kulipwa.Wataalam hao hao wa ExxonMobil hawana mwelekeo wa kuigiza hali hiyo. Kwanza, Teknolojia za uzalishaji wa mafuta na gesi zinaendelea. Leo katika Ghuba ya Mexico, kwa mfano, mafuta hutolewa kutoka kwa kina cha kilomita 2.5-3 chini ya uso wa maji, kina kama hicho kilikuwa kisichofikirika miaka 15 iliyopita. Pili, teknolojia za usindikaji wa aina ngumu za hidrokaboni (mafuta mazito na ya juu-sulfuri) na mbadala za mafuta (lami, mchanga wa mafuta) zinatengenezwa. Hii inafanya uwezekano wa kurudi na kuanza tena kazi katika maeneo ya jadi ya uchimbaji madini, na pia kuanza uchimbaji katika maeneo mapya. Kwa mfano, huko Tatarstan, kwa msaada wa Shell, uzalishaji wa kinachojulikana kama "mafuta mazito" huanza. Huko Kuzbass, miradi inaandaliwa ili kutoa methane kutoka kwa mshono wa makaa ya mawe.
Cha tatu mwelekeo wa kudumisha kiwango cha uzalishaji wa hidrokaboni unahusishwa na utafutaji wa njia za kutumia aina zisizo za jadi. Miongoni mwa aina mpya za kuahidi za malighafi ya hydrocarbon, wanasayansi wanaangazia methane hydrate, akiba ambayo kwenye sayari, kulingana na makadirio mabaya, ni angalau mita za ujazo trilioni 250 (kwa suala la thamani ya nishati, hii ni mara 2 zaidi ya thamani. akiba yote ya mafuta, makaa ya mawe na gesi kwenye sayari kwa pamoja) .
Methane hidrati ni kiwanja cha supramolecular ya methane na maji. Chini ni mfano methane hidrati katika ngazi ya molekuli. Mwamba wa molekuli za maji (barafu) huunda karibu na molekuli ya methane. Kiwanja ni imara kwa joto la chini na shinikizo la juu. Kwa mfano, hidrati ya methane ni thabiti kwa joto la 0 ° C na shinikizo la karibu 25 bar na zaidi. Shinikizo hili hutokea kwenye kina cha bahari cha karibu m 250. Kwa shinikizo la anga, hidrati ya methane hubakia imara kwa joto la -80 °C.
Kama methane hidrati joto au shinikizo huongezeka, kiwanja huvunjika ndani ya maji na gesi asilia (methane). Meta moja ya ujazo ya hidrati ya methane kwa shinikizo la kawaida la anga inaweza kutoa mita za ujazo 164 za gesi asilia.
Kwa mujibu wa Idara ya Nishati ya Marekani, hifadhi methane hidrati ni kubwa kwenye sayari. Walakini, hadi sasa kiwanja hiki hakijatumika kama rasilimali ya nishati. Idara imeanzisha na kutekeleza mpango mzima (Mpango wa R&D) wa utafutaji, tathmini na biashara ya uzalishaji wa methane hidrati.
Sio bahati mbaya kwamba ni Marekani ambayo iko tayari kutenga fedha muhimu kwa ajili ya maendeleo ya teknolojia uzalishaji methane hidrati. Gesi asilia inachukua karibu 23% ya salio la mafuta nchini. Sehemu kubwa ya gesi asilia ya Marekani hupatikana kupitia mabomba kutoka Kanada. Mwaka 2007, matumizi ya gesi asilia nchini yalifikia mita za ujazo bilioni 623. m. By 2030 inaweza kukua kwa 18-20%. Kutumia amana za kawaida za gesi nchini Marekani, Kanada na kwenye rafu haiwezekani kuhakikisha kiwango hicho cha uzalishaji.
Miaka michache tu iliyopita, nadharia ya "kupungua kwa hidrokaboni" ilikuwa maarufu kati ya wachumi, yaani, watu mbali na teknolojia. Machapisho mengi ambayo yanaunda rangi ya wasomi wa kimataifa wa kifedha yalijadiliwa: ulimwengu utakuwaje ikiwa sayari itaisha mafuta hivi karibuni, kwa mfano? Na bei zake zitakuwa nini wakati mchakato wa "uchovu" unapoingia, kwa kusema, katika awamu ya kazi?
Hata hivyo, "mapinduzi ya shale", ambayo yanatokea sasa hivi halisi mbele ya macho yetu, yameondoa mada hii kwa angalau historia. Ikawa wazi kwa kila mtu kile ambacho wataalam wachache tu walisema hapo awali: bado kuna hidrokaboni za kutosha kwenye sayari. Ni wazi kuwa ni mapema mno kuzungumza juu ya uchovu wao wa kimwili.
Suala la kweli ni maendeleo ya teknolojia mpya za uzalishaji ambazo hufanya iwezekanavyo kuchimba hidrokaboni kutoka kwa vyanzo vilivyozingatiwa hapo awali kuwa haviwezi kufikiwa, pamoja na gharama ya rasilimali zilizopatikana kwa msaada wao. Unaweza kupata karibu kila kitu, itakuwa ghali zaidi.
Haya yote yanalazimisha ubinadamu kutafuta "vyanzo vipya visivyo vya kawaida vya mafuta ya jadi." Mmoja wao ni gesi ya shale iliyotajwa hapo juu. GAZTechnology imeandika zaidi ya mara moja kuhusu vipengele mbalimbali vinavyohusiana na uzalishaji wake.
Walakini, kuna vyanzo vingine kama hivyo. Miongoni mwao ni "mashujaa" wa nyenzo zetu za leo - maji ya gesi.
Ni nini? Kwa maana ya jumla, hidrati za gesi ni misombo ya fuwele inayoundwa kutoka kwa gesi na maji kwa joto fulani (chini kabisa) na shinikizo (juu kabisa).
Kumbuka: aina mbalimbali za kemikali zinaweza kushiriki katika malezi yao. Hatuzungumzii haswa juu ya hidrokaboni. Maji ya kwanza ya gesi ambayo wanasayansi wamewahi kuona yalijumuisha klorini na dioksidi ya sulfuri. Hii ilitokea, kwa njia, mwishoni mwa karne ya 18.
Hata hivyo, kwa kuwa tuna nia ya vipengele vya vitendo vinavyohusishwa na uzalishaji wa gesi asilia, tutazungumza hapa hasa kuhusu hidrokaboni. Zaidi ya hayo, katika hali halisi, maji ya methane hutawala kati ya maji yote.
Kulingana na makadirio ya kinadharia, hifadhi za fuwele kama hizo ni za kushangaza sana. Kulingana na makadirio ya kihafidhina zaidi, tunazungumza juu ya mita za ujazo trilioni 180. Makadirio ya matumaini zaidi yanatoa takwimu ambayo ni mara elfu 40 zaidi. Kwa kuzingatia viashiria kama hivyo, utakubali kuwa ni ngumu kwa namna fulani kuzungumza juu ya kumalizika kwa hidrokaboni duniani.
Inapaswa kuwa alisema kuwa hypothesis juu ya kuwepo kwa amana kubwa ya hydrates ya gesi katika permafrost ya Siberia iliwekwa mbele na wanasayansi wa Soviet nyuma katika miaka ya 40 ya kutisha ya karne iliyopita. Miongo michache baadaye ilipata uthibitisho wake. Na mwishoni mwa miaka ya 60, maendeleo ya moja ya amana hata ilianza.
Baadaye, wanasayansi walihesabu: eneo ambalo methane hydrates zinaweza kubaki katika hali thabiti inashughulikia asilimia 90 ya sakafu nzima ya bahari na bahari ya Dunia na pamoja na asilimia 20 ya ardhi. Inabadilika kuwa tunazungumza juu ya rasilimali ya madini inayoweza kuenea.
Wazo la kuchimba "gesi ngumu" linaonekana kuvutia sana. Zaidi ya hayo, kiasi cha hydrate kina kiasi cha 170 cha gesi yenyewe. Hiyo ni, inaweza kuonekana kuwa ni ya kutosha kupata fuwele chache tu kupata mavuno makubwa ya hidrokaboni. Kwa mtazamo wa kimaumbile, wako katika hali dhabiti na wanawakilisha kitu kama theluji iliyolegea au barafu.
Shida, hata hivyo, ni kwamba maji ya gesi kawaida huwekwa katika sehemu ngumu sana kufikia. "Amana ya intra-permafrost yana sehemu ndogo tu ya rasilimali ya gesi ambayo inahusishwa na hidrati ya gesi asilia. Sehemu kuu ya rasilimali imefungwa kwa ukanda wa utulivu wa hydrate ya gesi - muda huo wa kina (kawaida mamia ya kwanza ya mita) ambapo hali ya thermodynamic ya malezi ya hidrati hutokea. Katika kaskazini mwa Siberia ya Magharibi hii ni muda wa kina wa 250-800 m, baharini - kutoka chini hadi 300-400 m, katika maeneo ya kina ya maji ya rafu na mteremko wa bara hadi 500-600 m chini. chini. Ilikuwa katika vipindi hivi ambapo wingi wa hidrati za gesi asilia ziligunduliwa,” Wikipedia inaripoti. Kwa hivyo, tunazungumza, kama sheria, juu ya kufanya kazi katika hali ya kina kirefu ya bahari, chini ya shinikizo kubwa.
Uchimbaji wa hydrates ya gesi inaweza kutoa matatizo mengine. Misombo hiyo ina uwezo, kwa mfano, ya kulipuka hata kwa mshtuko mdogo. Wao haraka sana hugeuka kuwa hali ya gesi, ambayo kwa kiasi kidogo inaweza kusababisha kuongezeka kwa shinikizo la ghafla. Kulingana na vyanzo maalum, ni mali hizi za hydrate za gesi ambazo zimekuwa chanzo cha shida kubwa kwa majukwaa ya uzalishaji katika Bahari ya Caspian.
Aidha, methane ni mojawapo ya gesi zinazoweza kuunda athari ya chafu. Ikiwa uzalishaji wa viwandani utasababisha uzalishaji mkubwa katika angahewa, hii inaweza kuzidisha tatizo la ongezeko la joto duniani. Lakini hata ikiwa hii haifanyiki kwa mazoezi, umakini wa karibu na usio wa kirafiki wa "kijani" kwa miradi kama hiyo umehakikishwa kivitendo. Na misimamo yao katika wigo wa kisiasa wa majimbo mengi leo ni yenye nguvu sana.
Yote hii inafanya kuwa vigumu sana kwa miradi kuendeleza teknolojia ya uchimbaji wa hidrati za methane. Kwa kweli, hakuna njia za kweli za kiviwanda za kukuza rasilimali kama hizi kwenye sayari bado. Hata hivyo, maendeleo husika yanaendelea. Kuna hata ruhusu iliyotolewa kwa wavumbuzi wa njia hizo. Maelezo yao wakati mwingine ni ya wakati ujao hivi kwamba inaonekana yamenakiliwa kutoka kwa kitabu cha hadithi za kisayansi.
Kwa mfano, "Njia ya kuchimba hidrokaboni hidrati ya gesi kutoka chini ya mabonde ya maji na kifaa cha utekelezaji wake (RF patent No. 2431042)", iliyowekwa kwenye tovuti http://www.freepatent.ru/: "The uvumbuzi unahusiana na uwanja wa madini ya madini yaliyoko chini ya bahari. Matokeo ya kiufundi ni kuongeza uzalishaji wa hidrokaboni hydrate ya gesi. Njia hiyo inajumuisha kuharibu safu ya chini na kingo kali za ndoo zilizowekwa kwenye ukanda wa kusafirisha wima unaosonga chini ya bwawa kwa kutumia kisukuma cha kiwavi, ambacho ukanda wa conveyor husogea kwa wima, na uwezekano wa kuzikwa chini. . Katika kesi hiyo, hydrate ya gesi huinuliwa kwenye eneo lililotengwa na maji na uso wa funnel iliyopinduliwa, ambapo inapokanzwa, na gesi iliyotolewa husafirishwa kwa uso kwa kutumia hose iliyounganishwa juu ya funnel, ikiiweka. kwa joto la ziada. Kifaa cha kutekeleza mbinu hiyo pia kinapendekezwa.” Kumbuka: yote haya lazima yatokee katika maji ya bahari, kwa kina cha mita mia kadhaa. Ni ngumu hata kufikiria jinsi kazi hii ya uhandisi ilivyo ngumu na ni kiasi gani cha methane kinachozalishwa kwa njia hii kinaweza kugharimu.
Kuna, hata hivyo, njia nyingine. Hapa kuna maelezo ya njia nyingine: "Kuna njia inayojulikana ya kuchimba gesi (methane, homologues zake, n.k.) kutoka kwa hidrati ya gesi ngumu kwenye mashapo ya chini ya bahari na bahari, ambayo nguzo mbili za bomba huingizwa kwenye kisima. kuchimba chini ya safu ya hydrate ya gesi iliyotambuliwa - sindano na pampu-nje. Maji ya asili kwa joto la asili au maji yenye joto huingia kupitia bomba la sindano na hutenganisha maji ya gesi kwenye mfumo wa "gesi-maji", ambayo hujilimbikiza kwenye mtego wa spherical unaoundwa chini ya malezi ya hydrate ya gesi. Kupitia safu nyingine ya bomba, gesi iliyotolewa hutolewa nje ya mtego huu... Hasara ya njia inayojulikana ni hitaji la kuchimba visima chini ya maji, ambayo kitaalamu ni mzigo mzito, wa gharama kubwa na wakati mwingine huleta usumbufu usioweza kurekebishwa katika mazingira yaliyopo chini ya maji ya hifadhi” (http://www.findpatent.ru).
Maelezo mengine ya aina hii yanaweza kutolewa. Lakini kutokana na kile kilichoorodheshwa tayari ni wazi: uzalishaji wa viwanda wa methane kutoka kwa maji ya gesi bado ni suala la siku zijazo. Itahitaji suluhisho ngumu zaidi za kiteknolojia. Na uchumi wa miradi kama hiyo bado haujaonekana wazi.
Hata hivyo, kazi katika mwelekeo huu inaendelea, na kikamilifu kikamilifu. Wanavutiwa sana na nchi zilizo katika eneo linalokua kwa kasi zaidi ulimwenguni, ambayo inamaanisha kuwa inawasilisha mahitaji mapya ya mafuta ya gesi. Kwa kweli, tunazungumza juu ya Asia ya Kusini-mashariki. Moja ya majimbo yanayofanya kazi katika mwelekeo huu ni Uchina. Kwa hivyo, kulingana na gazeti la People's Daily, mnamo 2014, wanajiolojia wa baharini walifanya tafiti kubwa za moja ya maeneo yaliyo karibu na pwani yake. Uchimbaji umeonyesha kuwa ina hydrates ya gesi ya usafi wa juu. Jumla ya visima 23 vilitengenezwa. Hii ilifanya iwezekane kubaini kuwa eneo la usambazaji wa maji ya gesi katika eneo hilo ni kilomita za mraba 55. Na akiba yake, kulingana na wataalam wa Kichina, ni mita za ujazo trilioni 100-150. Takwimu iliyotolewa, kwa kusema ukweli, ni kubwa sana hivi kwamba inafanya mtu kujiuliza ikiwa ina matumaini sana, na ikiwa rasilimali kama hizo zinaweza kutolewa (takwimu za Wachina kwa ujumla mara nyingi huibua maswali kati ya wataalam). Walakini, ni dhahiri: Wanasayansi wa China wanafanya kazi kwa bidii katika mwelekeo huu, wakitafuta njia za kutoa uchumi wao unaokua kwa kasi na hidrokaboni zinazohitajika sana.
Hali ya Japani, bila shaka, ni tofauti sana na ile ya Uchina. Hata hivyo, kusambaza mafuta kwenye Ardhi ya Jua Lililochomoza hata katika nyakati tulivu halikuwa jambo dogo hata kidogo. Baada ya yote, Japan inanyimwa rasilimali za jadi. Na baada ya janga katika kiwanda cha nguvu cha nyuklia cha Fukushima mnamo Machi 2011, ambayo ililazimisha mamlaka ya nchi, chini ya shinikizo kutoka kwa maoni ya umma, kupunguza mipango ya nishati ya nyuklia, shida hii ilizidi kuwa mbaya zaidi.
Ndio maana mnamo 2012, moja ya mashirika ya Kijapani ilianza kuchimba visima chini ya sakafu ya bahari kwa umbali wa makumi chache tu ya kilomita kutoka visiwa. Ya kina cha visima wenyewe ni mita mia kadhaa. Pamoja na kina cha bahari, ambayo mahali hapo ni karibu kilomita.
Inapaswa kukubaliwa kuwa mwaka mmoja baadaye wataalamu wa Kijapani waliweza kupata gesi ya kwanza mahali hapa. Walakini, bado haiwezekani kuzungumza juu ya mafanikio kamili. Uzalishaji wa viwanda katika eneo hili, kulingana na Wajapani wenyewe, unaweza kuanza mapema zaidi ya 2018. Na muhimu zaidi, ni vigumu kukadiria nini gharama ya mwisho ya mafuta itakuwa.
Walakini, inaweza kusemwa: ubinadamu bado unakaribia polepole amana za hydrate ya gesi. Na inawezekana kwamba siku itakuja ambapo itatoa methane kutoka kwao kwa kiwango cha kweli cha viwanda.