Okyanus tabanındaki metan hidrat
Metan hidrat- Sadece son yıllarda bilinen, Dünya'nın en gizemli minerali. Bu mineral yalnızca belirli koşullar altında var olabilir. Örneğin, dünyevi atmosfer basıncında ve sıcaklıkta eksi 80 dereceden yüksek değil. Hava sıcaklığı 0 santigrat derece ise bu mineralin varlığı için 25 barlık yüksek bir basınç oluşturmak gerekir. Sıvı veya gaz halinde olamaz, eritilemez. Metan hidrat yalnızca katı olabilir.
Bu gizemli mineral nedir?
Metan hidrat, içinde metan ve diğer metan bileşiklerinin (CH4, C2H6, C3H8, izobütan vb.) moleküllerinin bulunduğu kümeler şeklinde özel bir yapıya sahip buzdur. Su ve metan zayıf moleküler bağlarla birbirine bağlı ve sıcaklık arttıkça metan gazı kümeleri terk edip buharlaşıyor. Isınma hızlı bir şekilde gerçekleşirse, metan salınımı da hızlı bir şekilde, bazen patlayıcı bir şekilde gerçekleşir.
Metan hidrat modeli
Denizlerin erimiş permafrost ve tortul katmanlarından patlayıcı metan salınımı vakaları bilinmektedir. Bu, suyun metan kabarcıklarıyla doymasına ve yoğunluğunun azalmasına yol açar. Sonuç olarak gemi veya denizaltı batabilir. Ünlü Bermuda Şeytan Üçgeni'ndeki gemilerin aniden batmasının nedeninin bu fenomen olduğu varsayımı var.
Güçlü depremler ve litosferik plakaların hareketleri sırasında kayaların ısınması ve patlayıcı metan salınımı da meydana gelebilir. Metan hidratı alttan kaldırırsanız veya permafrosttan çıkarırsanız, hemen gaz çıkmaya başlayacaktır. Bu gaz ateşe verilebilir ve muhteşem bir resim göreceksiniz - yanan buz!
Metan hidratlar nerede bulunur? ve bu şaşırtıcı bağlantı neden yalnızca yirminci yüzyılın ikinci yarısında biliniyordu?
Bu mineral okyanusların dibinde, rafta ve okyanus tabanının kaya tabakalarında bulunur. Ancak yalnızca Dünya'nın bağırsaklarından gelen ısının tortul kayaları henüz ısıtmadığı belirli bir derinlikte. Yine permafrost altında belli bir derinliğe kadar. Baykal Gölü'nün dibinde. Bu mineralin doğal rezervleri çok büyüktür.
Metan hidrat, ekstraksiyonu büyük miktarlarda doğal gaz üretebildiğinden bir enerji kaynağıdır. Uzmanlara göre bu, 1 metreküpten 160 – 180 santimetreküp metan anlamına geliyor. cm'lik buz. Dolayısıyla bu mineralin birikimlerinin endüstriyel gelişimi çok fazla mavi yakıt getirebilir. Metan hidratın gaz rezervi kaynağı olarak kullanılması ihtimali, 20. yüzyılın sonlarında ve 21. yüzyılın başlarında bu konuda kapsamlı çalışmalara yol açtı.
Ancak bu mineral aynı zamanda Dünya'daki yaşam için de büyük bir tehlike kaynağıdır. Deniz suyunun sıcaklığının bir anda arttığını, denizlerin ve okyanusların dibinde çok sayıda volkanın patlamaya başladığını hayal edin. Metan anında suya ve atmosfere salınacak. Metan da CO2 gibi bir sera gazıdır. Metanın yarattığı sera etkisi karbondioksitinkinden kat kat fazladır. Atmosfer ve okyanuslar ısınacak. Bu durum Dünya'da küresel iklim değişikliğine, denizlerde ve karada birçok hayvan ve bitki türünün ölümüne yol açacaktır. Belki bir kişinin ölümüne bile.
Jeologlar, yaklaşık 252 milyon yıl önce (Permiyen jeolojik döneminin sonu) benzer bir şeyin, büyük bir asteroitin kuzey-orta Sibirya'ya düşüp yer kabuğunu deldiğinde meydana geldiğine inanıyorlar. Bu, bazaltik lavların geniş bir alana yayılmasına, gezegenin her yerinde volkanik patlamalara ve depremlere yol açtı. Sonuç olarak atmosfere sadece volkanik kül değil metan da giriyor. Sonuç olarak, karada yaşayan türlerin yüzde 70'i, deniz ve okyanus türlerinin ise yüzde 96'sı öldü. Dünya değişti... Bu kozmik ve jeolojik olay “Permiyen felaketi” olarak biliniyor. Asteroitin düşmesinden sonra patlayan ve jeolojik haritalarda görülen tuzaklara “Sibirya tuzakları” adı veriliyor.
Geç Paleosen'de artan volkanik aktivite ve atmosfere büyük miktarlarda metan salınımı da meydana geldi; bu da flora ve faunada değişikliklere ve binlerce canlı organizma türünün ölümüne yol açtı.
Sadece Dünya'da mevcut değil. Metan hidratlar büyük olasılıkla güneş sistemindeki buzla kaplı ve metan atmosferine sahip gezegenlerde bulunur. Bunlar Neptün ve Uranüs'tür. Belki de kuyruklu yıldızların buzları metan hidrat içermektedir.
] permafrost bölgesinde gaz hidrat birikintilerinin varlığına ilişkin bir hipotez ifade etti. 60'lı yıllarda SSCB'nin kuzeyinde ilk gaz hidrat yatakları keşfedildi. Bu noktadan itibaren gaz hidratlar potansiyel bir yakıt kaynağı olarak görülmeye başlandı. Yavaş yavaş okyanuslardaki yaygın dağılımları ve artan sıcaklıklarla birlikte istikrarsızlıkları ortaya çıktı.
Hidratların özellikleri
Gaz hidratlar görünüş olarak sıkıştırılmış kara benzer, yanabilir ve sıcaklık yükseldiğinde kolayca su ve gaza dönüşebilir. Klatrat yapısından dolayı hacmi 1 cm³ olan bir gaz hidrat 160-180 cm³ kadar saf gaz içerebilmektedir.
Doğada metan hidrat
Denizlerde ve kıtalarda metan hidratın faz diyagramı ve stabilite alanı. Denizde metan hidratın stabilite aralığı, dip suyunun sıcaklığı ve jeotermal gradyan tarafından belirlenir. Kuzey denizlerinde dipteki su sıcaklığı +4 °C'dir. Aşağıda tortul kayaçlarda jeotermal eğime bağlı olarak artar, belirli bir sıcaklıkta metan hidrat kararsız hale gelir ve su ve metana ayrışır. Kıtalarda da benzer bir tablo gözleniyor, ancak üzerlerindeki hidratın parçalanmasının derinliği permafrost gelişiminin derinliğine bağlı.
Metan hidratın faz diyagramından da anlaşılacağı gibi, oluşumu düşük sıcaklıklar ve nispeten yüksek basınç gerektirir ve basınç ne kadar yüksek olursa, metan hidratın stabil olduğu sıcaklık da o kadar yüksek olur. Böylece 0 °C'de 25 bar ve üzeri basınçlarda stabildir. Bu basınç, örneğin okyanusta yaklaşık 250 m derinlikte elde edilir.Atmosfer basıncında metan hidratın stabilitesi yaklaşık -80 °C sıcaklık gerektirir. Bununla birlikte, metan hidratlar düşük basınç koşulları altında ve daha yüksek bir sıcaklıkta hala oldukça uzun bir süre var olabilir, ancak her zaman negatiftir - bu durumda yarı kararlı bir durumdadırlar, varlıkları ayrışma sırasında kendini koruma etkisi sağlar, metan hidratlar daha fazla ayrışmayı önleyen bir buz kabuğuyla kaplıdır.
Denizdeki çökeltilerin kalınlığı arttıkça ve permafrostun kalınlığı battıkça veya azaldıkça, metan hidrat parçalanacak ve sığ bir derinlikte, gazın yüzeye çıkabileceği bir gaz rezervuarı oluşacaktır. Bu tür patlamalara aslında tundrada, bazen de denizlerde rastlanıyor.
Metan hidratın yıkıcı parçalanmasının, Paleosen-Eosen sınırında birçok hayvan türünün yok olmasına, iklim değişikliğine ve çökelmeye yol açan jeolojik bir olay olan Geç Paleosen Termal Maksimumunun nedeni olduğu düşünülmektedir.
Bermuda Şeytan Üçgeni ve diğer bazı yerlerdeki gemilerin ortadan kaybolmasını açıklamak için denizdeki gaz hidrat birikintilerinden metanın açığa çıkması sürecine başvuruluyor. Gerçek şu ki, metan yüzeye çıktığında su gaz kabarcıklarıyla doyurulur ve karışımın yoğunluğu keskin bir şekilde düşer. Bunun sonucunda gemi kaldırma kuvvetini kaybeder ve batar.
Gaz üretimi sırasında kuyu deliklerinde, saha iletişimlerinde ve ana gaz boru hatlarında hidratlar oluşabilir. Hidratlar boruların duvarlarında birikerek verimlerini keskin bir şekilde azaltır. Gaz alanlarında hidrat oluşumuyla mücadele etmek için kuyulara ve boru hatlarına (metil alkol, glikoller,% 30 CaCl2 çözeltisi) çeşitli inhibitörler eklenir ve ayrıca ısıtıcılar, boru hatlarının ısı yalıtımı kullanılarak gaz akış sıcaklığı hidrat oluşum sıcaklığının üzerinde tutulur. ve gaz akışının maksimum sıcaklığını sağlayan çalışma modlarının seçimi. Ana gaz boru hatlarında hidrat oluşumunu önlemek için, gazın kurutulması en etkili yöntemdir - gazı su buharından temizler.
Ayrıca bakınız
"Metan hidrat" makalesi hakkında yorum yazın
Edebiyat
- J. Carroll. Doğal gaz hidratları. - Teknopress, 2007. - 316 s.
- (Ukrayna)
Bağlantılar
- Oleg Ivaşçenko
- Dyadin Yu.A., Gushchin A.L. Soros eğitim dergisi, 1998
| Bu makale veya bölüm dış referanslar içermektedir, ancak bireysel açıklamaların kaynakları dipnot eksikliği nedeniyle belirsizliğini korumaktadır. Yapılmayan açıklamalar sorgulanabilir ve kaldırılabilir. Kaynaklarınıza daha doğru alıntılar sağlayarak makaleyi geliştirebilirsiniz. |
Metan Hidratı karakterize eden alıntı
Kazak atından indi, çocuğu indirdi ve onunla birlikte Denisov'a doğru yürüdü. Fransızları işaret eden Denisov, onların ne tür birlikler olduklarını sordu. Soğuk ellerini cebine sokan ve kaşlarını kaldıran çocuk, Denisov'a korkuyla baktı ve bildiği her şeyi söyleme arzusuna rağmen cevaplarında kafası karıştı ve sadece Denisov'un istediğini doğruladı. Kaşlarını çatan Denisov, ondan uzaklaştı ve esaul'a dönerek ona düşüncelerini anlattı.Hızlı hareketlerle başını çeviren Petya, önemli hiçbir şeyi kaçırmamaya çalışarak davulcuya, sonra Denisov'a, sonra esaul'a, sonra köydeki ve yoldaki Fransızlara baktı.
"Pg" geliyor, "pg" değil Dolokhov geliyor, bg"atmalıyız!.. Ha? - dedi Denisov, gözleri neşeyle parlıyordu.
"Yeri uygun" dedi esaul.
Denisov, "Piyadeleri bataklıklardan aşağıya göndereceğiz," diye devam etti, "bahçeye doğru sürünecekler; Sen oradan Kazaklarla geleceksin," Denisov köyün arkasındaki ormanı işaret etti, "ve ben de buradan baklarımla geleceğim. Ve yol boyunca...
Esaul, "Bu bir çukur olmayacak; bu bir bataklık" dedi. - Atlarınızın arasında sıkışıp kalacaksınız, sola doğru gitmeniz gerekiyor...
Onlar bu şekilde alçak sesle konuşurken, aşağıda, göletin vadisinde bir el silah sesi duyuldu, duman beyaza döndü, sonra bir başkası ve etraftaki yüzlerce Fransız'dan dost canlısı, görünüşte neşeli bir çığlık duyuldu. yarım dağ. İlk dakikada hem Denisov hem de Esaul geri çekildi. O kadar yakındılar ki, bu silah atışlarının ve çığlıkların sebebinin kendileri olduğunu sandılar. Ancak silah sesleri ve çığlıklar onları ilgilendirmiyordu. Aşağıda, bataklıkların arasında kırmızı bir şey giymiş bir adam koşuyordu. Görünüşe göre Fransızlar ona ateş ediyor ve bağırıyordu.
Esaul, "Sonuçta bu bizim Tikhon'umuz" dedi.
- O! bunlar!
Denisov, "Ne haydut" dedi.
- Gidecek! - dedi Esaul gözlerini kısarak.
Tikhon adını verdikleri adam, nehre doğru koşarak suya sıçradı, böylece su sıçradı ve bir anlığına sudan kapkara bir şekilde saklanarak dört ayak üzerinde çıktı ve koşmaya devam etti. Peşinden koşan Fransızlar durdu.
"Eh, o çok akıllı," dedi esaul.
- Ne canavar! – Denisov aynı sıkıntı ifadesiyle dedi. - Peki şu ana kadar ne yaptı?
- Bu kim? – Petya sordu.
- Bu bizim plastunumuz. Dilini alması için onu gönderdim.
Petya, Denisov'un ilk kelimesinden itibaren, "Ah, evet" dedi ve tek bir kelimeyi bile anlamamasına rağmen sanki her şeyi anlıyormuş gibi başını salladı.
Tikhon Shcherbaty partinin en gerekli kişilerinden biriydi. Gzhat yakınlarındaki Pokrovskoye'den bir adamdı. Denisov, eylemlerinin başında Pokrovskoye'ye geldiğinde ve her zamanki gibi muhtarı arayarak Fransızlar hakkında ne bildiklerini sorduğunda, muhtar cevap verdi, çünkü tüm muhtarlar sanki kendilerini savunuyormuş gibi cevap verdiler. bir şey bilmek, bilmediklerini bilmek. Ancak Denisov onlara amacının Fransızları yenmek olduğunu açıkladığında ve Fransızların içeri girip girmediğini sorduğunda muhtar, kesinlikle yağmacıların olduğunu, ancak köylerinde bu konulara yalnızca bir Tishka Shcherbaty'nin karıştığını söyledi. Denisov, Tikhon'un kendisine çağrılmasını emretti ve faaliyetlerinden dolayı onu överek muhtarın önünde Çar'a ve Anavatan'a olan sadakat ve Anavatan oğullarının uyması gereken Fransız nefreti hakkında birkaç söz söyledi.
Görünüşe göre Denisov'un sözlerinden çekinen Tikhon, "Fransızlara kötü bir şey yapmıyoruz" dedi. “Erkeklerle dalga geçmemizin tek yolu bu.” Yaklaşık iki düzine Miroder'ı yenmiş olmalılar, yoksa kötü bir şey yapmadık... - Ertesi gün, bu adamı tamamen unutan Denisov, Pokrovsky'den ayrıldığında, kendisine Tikhon'un partiye bağlandığı bilgisi verildi ve sordu. onunla kalmak. Denisov onu terk etmeyi emretti.
İlk başta ateş yakma, su dağıtma, atların derisini yüzme gibi sıradan işleri düzelten Tikhon, kısa süre sonra gerilla savaşı için daha büyük bir istek ve yetenek gösterdi. Geceleri avlanmak için dışarı çıkıyor ve her seferinde yanında Fransız kıyafetleri ve silahları getiriyordu ve kendisine emir verildiğinde esirleri de beraberinde getiriyordu. Denisov, Tikhon'u işten kovdu, onu seyahatlere götürmeye başladı ve Kazaklara kaydettirdi.
Tikhon ata binmeyi sevmiyordu ve her zaman yürüyordu, asla süvarilerin gerisinde kalmıyordu. Silahları, daha çok eğlence için giydiği bir gafil av tüfeği, bir mızrak ve bir kurdun dişlerini kullanması gibi kullandığı bir baltaydı; kürkündeki pireleri aynı kolaylıkla ayıklıyor ve kalın kemikleri ısırıyordu. Tikhon da aynı derecede sadakatle, tüm gücüyle kütükleri bir baltayla böldü ve baltayı dipçiklerinden alarak ince mandalları kesmek ve kaşıkları kesmek için kullandı. Denisov'un partisinde Tikhon özel, ayrıcalıklı yerini işgal etti. Özellikle zor ve iğrenç bir şey yapmak gerektiğinde - omzunuzla çamurda bir arabayı ters çevirin, bir atı kuyruğundan tutarak bataklıktan çıkarın, derisini yüzün, Fransızların tam ortasına tırmanın, elli mil yürüyün. gün - herkes gülerek Tikhon'u işaret etti.
Onun hakkında "Ne yapıyor bu, seni koca iğdiş" dediler.
Bir keresinde Tikhon'un vurduğu Fransız ona tabancayla ateş etti ve sırtının etine vurdu. Tikhon'un içten ve dıştan sadece votka ile tedavi edildiği bu yara, tüm müfrezedeki en komik şakalara ve Tikhon'un isteyerek boyun eğdiği şakalara konu oldu.
- Ne kardeşim, değil mi? Ali çarpık mı? - Kazaklar ona güldü ve Tikhon, kasıtlı olarak çömelip surat asarak, kızgınmış gibi davranarak Fransızları en saçma küfürlerle azarladı. Bu olay Tikhon'u etkiledi ve yarasından sonra nadiren mahkum getirdi.
Tikhon partinin en faydalı ve cesur adamıydı. Başka kimse saldırı vakalarını fark etmedi, kimse onu alıp Fransızları yenemedi; ve bunun sonucunda tüm Kazakların ve süvarilerin soytarı oldu ve kendisi de isteyerek bu rütbeye yenik düştü. Şimdi Tikhon, dili almak için Denisov tarafından gece Şamşevo'ya gönderildi. Ancak ya sadece Fransız'la yetinmediği için ya da gece boyunca uyuduğu için gündüzleri çalıların arasına, Fransızların tam ortasına tırmandı ve Denisov'un Denisov Dağı'ndan gördüğü gibi onlar tarafından keşfedildi. .
/. Rus matematikçiler, gezegendeki en zengin doğal gaz kaynağı olan gaz hidratlarının (Kuzey Kutbu bölgesinde konsantrasyonu yüksek olan) yataklarının geliştirilmesi için bir model oluşturdular ve Skoltech bilim adamları, hidratlardan metanın çıkarılması için bir teknoloji önerdiler. Uzmanlar TASS'a bu tür metan üretiminin sera etkisini azaltmaya nasıl yardımcı olacağını, yeni araştırmaların avantajlarının neler olduğunu ve Rusya'da gaz hidratların endüstriyel gelişimi için umut olup olmadığını anlattı.
Sera etkisine karşı
Gaz hidratlar, buz ve gazın katı kristalli bileşikleridir; bunlara aynı zamanda "yanıcı buz" da denir. Doğada, okyanus tabanının kalınlığında ve permafrost kayalarında bulunurlar, bu nedenle onları çıkarmak çok zordur - birkaç yüz metre derinliğe kadar kuyular açılmalı ve daha sonra doğal gaz buz birikintilerinden ayrılarak taşınabilir. yüzeye. Çinli petrol işçileri bunu 2017 yılında Güney Çin Denizi'nde yapmayı başardılar ancak bunu yapabilmek için üretim alanındaki derinliğin 1,2 km'yi aşmasına rağmen deniz tabanının 200 metreden fazla derinlerine inmeleri gerekiyordu.
Araştırmacılar, gaz hidratları, özellikle Japonya ve Güney Kore gibi diğer enerji kaynakları sınırlı olan ülkeler tarafından talep edilebilecek umut verici bir enerji kaynağı olarak görüyor. Yanmasıyla enerji sağlayan metanın dünya çapındaki gaz hidratlardaki içeriğine ilişkin tahminler, Rusya Federasyonu Enerji Bakanlığı'na göre 2,8 katrilyon ton ile Dünya Enerji Ajansı'na (IEA) göre 5 katrilyon ton arasında değişmektedir. Minimal tahminler bile büyük rezervleri yansıtıyor: karşılaştırma yapmak gerekirse, BP Corporation (British Petroleum) 2015 yılında küresel petrol rezervlerinin 240 milyar ton olduğunu tahmin ediyor.
“Başta Gazprom VNIIGAZ olmak üzere bazı kuruluşların tahminlerine göre, Rusya Federasyonu topraklarındaki gaz hidratlardaki metan kaynakları 100 ila 1000 trilyon metreküp arasında değişirken, denizler de dahil olmak üzere Arktik bölgede 600-700 trilyon metreküpe kadar çıkıyor. , ancak bu çok yaklaşık bir değer," - Skolkovo Bilim ve Teknoloji Enstitüsü'ndeki (Skoltech) Hidrokarbon Üretim Merkezi'nin önde gelen araştırmacısı Evgeniy Chuvilin, TASS'a söyledi.
Gerçek enerji kaynağına ek olarak, gaz hidratlar sera gazlarından bir kurtuluş haline gelebilir ve bu da küresel ısınmanın durdurulmasına yardımcı olacaktır. Metanın boşalttığı boşluklar karbondioksitle doldurulabilir.
"Araştırmacılara göre metan hidratlar, bilinen toplam dünya hidrokarbon rezervlerindeki karbonun %50'sinden fazlasını içeriyor. Bu sadece gezegenimizdeki en zengin hidrokarbon gazı kaynağı değil, aynı zamanda olası bir karbondioksit deposudur. sera gazı Bir taşla iki kuşu öldürebilirsiniz - metanı çıkarabilir, enerji üretmek için yakabilir ve yanma sırasında elde edilen, hidrattaki metanın yerini alacak olan karbondioksiti yerine pompalayabilirsiniz," dedi bilimsel direktör yardımcısı Nail Musakaev Rusya Bilimler Akademisi Sibirya Şubesi Teorik ve Uygulamalı Mekanik Enstitüsü'nün Tyumen şubesinin çalışmaları TASS'a söyledi.
Sürekli don koşullarında
Bugün araştırmacılar, gaz hidratların çıkarılması için üç ana umut verici yöntem tanımlamaktadır.
"Hidratlardan gaz çıkarmadan önce, bunları gaz ve su veya gaz ve buz gibi bileşenlere ayırmak gerekir. Gaz üretiminin ana yöntemleri ayırt edilebilir - kuyunun dibindeki basıncı azaltmak, oluşumu sıcak su ile ısıtmak veya gaz hidratların ayrışması için oluşuma inhibitörler (maddeler) sağlayan buhar - TASS notu)," diye açıkladı Musakaev.
Tyumen ve Sterlitamak'tan bilim adamları, permafrostta metan üretimi için matematiksel bir model oluşturdular. Saha geliştirme sırasında buz oluşumu sürecini dikkate alması dikkat çekicidir.
Musakaev, "Buz oluşumunun artıları ve eksileri var: ekipmanı tıkayabilir, ancak diğer yandan gaz hidratın gaz ve buza ayrışması, gaz ve suya ayrışmasından üç kat daha az enerji gerektirir" dedi.
Matematiksel modellemenin avantajı, bu tür yataklardan gaz üretim yöntemlerinin ekonomik verimliliğinin değerlendirilmesi de dahil olmak üzere, gaz hidrat yatakları için gelişim senaryosunu tahmin etme yeteneğidir. Bilim adamı, sonuçların gaz hidrat alanlarının planlanması ve araştırılmasında yer alan tasarım organizasyonlarının ilgisini çekebileceğini belirtti.
Skoltech aynı zamanda hidratlardan metanın çıkarılmasına yönelik teknolojiler de geliştiriyor. Edinburgh'daki Heriot-Watt Üniversitesi'nden meslektaşlarıyla birlikte Skoltech uzmanları, kaya katmanına hava pompalayarak gaz hidratlardan metanın çıkarılmasını önerdi. Chuvilin, "Bu yöntem mevcut yöntemlere göre daha ekonomik ve çevreye daha az etki yapıyor" diye açıkladı.
Bu yöntem, formasyona karbondioksit veya nitrojen enjekte edildiğini ve basınç farkından dolayı gaz hidratların bileşenlere ayrıştığını varsayar. "Şu anda yöntemi ve etkinliğini test etmek için metodolojik araştırmalar yürütüyoruz. Biz bu teknolojinin fiziksel ve kimyasal temellerini oluştururken, teknolojinin yaratılması henüz çok uzakta” diye vurguladı.
Chuvilin'e göre Rusya, metanın hidratlardan etkili bir şekilde çıkarılması için henüz tamamen hazır teknolojilere sahip değil, çünkü bu bilimsel alanı destekleyecek hedefli programlar yok. Ancak geliştirme halen devam etmektedir. Musakaev, "Gaz hidratlar geleceğin ana enerji kaynağı olmayabilir, ancak bunların kullanımı kesinlikle yeni bilgilerin geliştirilmesini gerektirecektir" diye ekledi.
Ekonomik uygunluk
Rus yakıt ve enerji kompleksinin 2035'e kadar olan süre için geliştirilmesine ilişkin tahmin, gaz üretimine yönelik uzun vadeli beklentiler arasında gaz hidrat sahalarının araştırılması ve geliştirilmesini dikkate alıyor. Belgede, gaz hidratların "yalnızca 30-40 yıl içinde küresel enerjide bir faktör" haline gelebileceği belirtiliyor ancak çığır açıcı bir senaryo da göz ardı edilmiyor. Her halükarda, hidratların gelişimi, yakıt kaynaklarının dünya pazarında küresel bir yeniden dağıtımını gerektirecek - gaz fiyatları düşecek ve madencilik şirketleri gelirlerini ancak yeni pazarlar ele geçirerek ve satış hacimlerini artırarak koruyabilecekler. Strateji, bu tür yatakların büyük çapta geliştirilmesi için yeni teknolojiler yaratılması, mevcut teknolojilerin iyileştirilmesi ve maliyetlerinin düşürülmesi gerektiğini belirtiyor.
Hidratlara erişilememesi ve çıkarılmalarının karmaşıklığı göz önüne alındığında, uzmanlar onları umut verici bir enerji kaynağı olarak adlandırıyor, ancak bunun önümüzdeki yıllarda bir trend olmadığını da belirtiyorlar; hidratlar, halen geliştirilmekte olan yeni teknolojiler gerektiriyor. Yerleşik doğal gaz üretimi koşullarında ise hidratlardan gelen metan en avantajlı konumda değildir. Gelecekte her şey enerji piyasası koşullarına bağlı olacak.
"Endüstriyel üretimin zamanlaması, hem gazın aranması, yerelleştirilmesi ve üretilmesi için ekonomik olarak mevcut teknolojiye hem de piyasa faktörlerine bağlıdır. Gaz üreten şirketler yeterli geleneksel gaz rezervine sahiptir, bu nedenle gaz hidratlardan gaz üretim teknolojilerini temel olarak kabul ediyorlar. uzun vadede. Bana göre Rusya Federasyonu'nda endüstriyel üretim en geç 10 yıl içinde başlayacak" dedi uzman.
Chuvilin'e göre Rusya'da önümüzdeki 10 yıl içinde gaz hidratlardan metanın üretilmeye başlanabileceği alanlar var ve bu oldukça umut verici olacak. "Batı Sibirya'nın kuzeyindeki bazı gaz sahalarında, geleneksel gaz rezervleri tükendiğinde, gazın hidrat formunda olabileceği üstte ufukların oluşması mümkündür. Önümüzdeki on yılda bu mümkün, her şey enerji kaynaklarının maliyetine bağlı olacak” diye özetledi ajansın muhatabı.
Alternatif enerji kaynaklarının gelişmesine rağmen fosil yakıtlar hâlâ varlığını sürdürüyor ve öngörülebilir gelecekte gezegenin yakıt dengesinde önemli bir rol oynamaya devam edecek. ExxonMobil uzmanlarına göre gezegendeki enerji tüketimi önümüzdeki 30 yılda yarı yarıya artacak. Bilinen hidrokarbon yataklarının verimliliği azaldıkça, yeni büyük yataklar giderek daha az keşfediliyor ve kömür kullanımı çevreye zarar veriyor. Ancak geleneksel hidrokarbonların azalan rezervleri telafi edilebilir.Aynı ExxonMobil uzmanları durumu dramatize etme eğiliminde değiller. İlk önce, Petrol ve gaz üretim teknolojileri gelişiyor. Mesela bugün Meksika Körfezi'nde petrol, su yüzeyinin 2,5-3 km altından çıkarılıyor, 15 yıl önce bu derinlikler hayal bile edilemezdi. ikinci olarak Karmaşık hidrokarbon türlerinin (ağır ve yüksek kükürtlü yağlar) ve petrol vekillerinin (bitüm, yağlı kumlar) işlenmesine yönelik teknolojiler geliştirilmektedir. Bu, geleneksel madencilik alanlarına geri dönmeyi ve çalışmaya devam etmeyi ve ayrıca yeni alanlarda madenciliğe başlamayı mümkün kılar. Mesela Tataristan'da Shell'in desteğiyle "ağır petrol" denilen petrolün üretimi başlıyor. Kuzbass'ta kömür damarlarından metanın çıkarılmasına yönelik projeler geliştiriliyor.
Üçüncü hidrokarbon üretim seviyesini koruma yönü, geleneksel olmayan türleri kullanma yollarının araştırılmasıyla ilişkilidir. Bilim adamları, gelecek vaat eden yeni hidrokarbon hammadde türleri arasında, gezegendeki rezervleri kaba tahminlere göre en az 250 trilyon metreküp olan metan hidratı öne çıkarıyor (enerji değeri açısından bu, değerden 2 kat daha fazla) gezegendeki tüm petrol, kömür ve gaz rezervlerinin toplamı).
Metan hidrat metan ve sudan oluşan supramoleküler bir bileşiktir. Aşağıda modeli metan hidrat moleküler düzeyde. Metan molekülünün etrafında su (buz) moleküllerinden oluşan bir kafes oluşur. Bileşik düşük sıcaklıklarda ve yüksek basınçta stabildir. Örneğin metan hidrat, 0°C sıcaklıkta ve yaklaşık 25 bar ve üzeri basınçta stabildir. Bu basınç yaklaşık 250 m okyanus derinliğinde meydana gelir.Atmosferik basınçta metan hidrat -80 °C sıcaklıkta stabil kalır.
Eğer metan hidratısındığında veya basınç arttığında bileşik su ve doğal gaza (metan) ayrışır. Normal atmosfer basıncında bir metreküp metan hidrattan 164 metreküp doğal gaz üretilebiliyor.
ABD Enerji Bakanlığı'na göre, hisse senetleri metan hidrat gezegende çok büyükler. Ancak şimdiye kadar bu bileşik pratikte bir enerji kaynağı olarak kullanılmadı. Bölüm, metan hidrat üretiminin araştırılması, değerlendirilmesi ve ticarileştirilmesine yönelik eksiksiz bir program (Ar-Ge programı) geliştirmiş ve uygulamaktadır.
Teknoloji geliştirme için önemli miktarda fon ayırmaya hazır olanın ABD olması tesadüf değil üretme metan hidrat. Doğal gaz, ülkenin yakıt dengesinin neredeyse %23'ünü oluşturuyor. ABD doğal gazının büyük bir kısmı Kanada'dan boru hatlarıyla elde ediliyor. 2007 yılında ülkede doğal gaz tüketimi 623 milyar metreküp olarak gerçekleşti. m.2030 yılına kadar %18-20 oranında büyüyebilir. ABD'de, Kanada'da ve rafta bulunan konvansiyonel doğalgaz yatakları kullanılarak bu düzeyde bir üretimin sağlanması mümkün değildir.
Sadece birkaç yıl önce, “hidrokarbon tükenmesi” teorisi ekonomistler arasında, yani teknolojiden uzak insanlar arasında popülerdi. Küresel finans seçkinlerinin rengini oluşturan pek çok yayın şu konuları tartıştı: Örneğin, gezegenin yakında petrolü biterse dünya nasıl bir yer olacak? Peki “tükenme” süreci deyim yerindeyse aktif aşamaya girdiğinde bunun bedeli ne olacak?
Ancak şu anda kelimenin tam anlamıyla gözümüzün önünde yaşanan “şeyl devrimi” bu konuyu en azından arka plana itti. Daha önce yalnızca birkaç uzmanın söylediği şeyi herkes açıkça anlamıştı: Gezegende hâlâ yeterince hidrokarbon var. Fiziksel yorgunluklarından bahsetmek için henüz çok erken.
Asıl mesele, daha önce erişilemez olduğu düşünülen kaynaklardan hidrokarbonların çıkarılmasını mümkün kılan yeni üretim teknolojilerinin geliştirilmesi ve bunların yardımıyla elde edilen kaynakların maliyetidir. Hemen hemen her şeyi alabilirsiniz, sadece daha pahalı olacaktır.
Bütün bunlar insanlığı yeni “alışılmadık geleneksel yakıt kaynakları” aramaya zorluyor. Bunlardan biri de yukarıda bahsettiğimiz kaya gazıdır. GAZTechnology, üretimiyle ilgili çeşitli yönler hakkında defalarca yazmıştır.
Ancak buna benzer başka kaynaklar da var. Bunların arasında günümüzün maddesi olan gaz hidratların “kahramanları” da vardır.
Ne olduğunu? En genel anlamıyla gaz hidratlar, belirli bir sıcaklık (oldukça düşük) ve basınçta (oldukça yüksek) gaz ve sudan oluşan kristalli bileşiklerdir.
Not: Oluşumlarında çeşitli kimyasallar rol oynayabilir. Özellikle hidrokarbonlardan bahsetmiyoruz. Bilim adamlarının gözlemlediği ilk gaz hidratlar klor ve kükürt dioksitten oluşuyordu. Bu arada, bu 18. yüzyılın sonunda oldu.
Ancak doğalgaz üretiminin pratik yönleriyle ilgilendiğimiz için burada öncelikle hidrokarbonlardan bahsedeceğiz. Üstelik gerçek koşullarda metan hidratlar tüm hidratlar arasında baskındır.
Teorik tahminlere göre, bu tür kristallerin rezervleri tam anlamıyla şaşırtıcı. En ihtiyatlı tahminlere göre 180 trilyon metreküpten bahsediyoruz. Daha iyimser tahminler ise 40 bin kat daha yüksek bir rakam veriyor. Bu tür göstergeler göz önüne alındığında, hidrokarbonların Dünya'daki tükenebilirliği hakkında konuşmanın bir şekilde sakıncalı olduğunu kabul edeceksiniz.
Sibirya permafrostunda devasa gaz hidrat birikintilerinin varlığına ilişkin hipotezin, geçen yüzyılın korkunç 40'lı yıllarında Sovyet bilim adamları tarafından ortaya atıldığı söylenmelidir. Birkaç on yıl sonra onayını buldu. Ve 60'ların sonlarında yataklardan birinin gelişimi bile başladı.
Daha sonra bilim adamları şunu hesapladı: metan hidratların stabil bir durumda kalabildiği bölge, Dünya'nın tüm deniz ve okyanus tabanının yüzde 90'ını ve ayrıca karanın yüzde 20'sini kapsıyor. Potansiyel olarak yaygın bir maden kaynağından bahsettiğimiz ortaya çıktı.
"Katı gaz" çıkarma fikri gerçekten çekici görünüyor. Ayrıca, bir birim hidrat hacmi yaklaşık 170 hacim gazın kendisini içerir. Yani, büyük miktarda hidrokarbon elde etmek için sadece birkaç kristal elde etmenin yeterli olduğu görülüyor. Fiziksel açıdan katı haldedirler ve gevşek kar veya buz gibi bir şeyi temsil ederler.
Ancak sorun, gaz hidratların genellikle ulaşılması çok zor yerlerde bulunmasıdır. "Permafrost içi çökeltiler, doğal gaz hidratlarıyla ilişkili gaz kaynaklarının yalnızca küçük bir kısmını içeriyor. Kaynakların ana kısmı, hidrat oluşumu için termodinamik koşulların meydana geldiği derinlik aralığı (genellikle ilk yüzlerce metre) olan gaz hidrat stabilite bölgesi ile sınırlıdır. Batı Sibirya'nın kuzeyinde bu derinlik aralığı 250-800 m, denizlerde - taban yüzeyinden 300-400 m'ye kadar, özellikle sahanlığın derin su alanlarında ve kıta yamacında 500-600 m'ye kadar derinlik aralığıdır. alt. Bu aralıklarda doğal gaz hidratlarının büyük bir kısmı keşfedildi” diyor Wikipedia. Bu nedenle, kural olarak, aşırı derin deniz koşullarında, yüksek basınç altında çalışmaktan bahsediyoruz.
Gaz hidratların ekstraksiyonu başka zorluklar da ortaya çıkarabilir. Bu tür bileşikler örneğin küçük şoklarla bile patlama yeteneğine sahiptir. Çok hızlı bir şekilde gaz durumuna dönüşürler ve sınırlı bir hacimde ani basınç dalgalanmalarına neden olabilirler. Uzman kaynaklara göre, Hazar Denizi'ndeki üretim platformları için ciddi sorunların kaynağı tam da gaz hidratların bu özellikleridir.
Ayrıca metan da sera etkisi yaratabilecek gazlardan biridir. Endüstriyel üretim atmosfere büyük miktarda emisyona neden olursa, bu durum küresel ısınma sorununu daha da kötüleştirebilir. Ancak pratikte bu gerçekleşmese bile, "yeşillerin" bu tür projelere yakın ve düşmanca ilgisi pratikte garanti edilmektedir. Ve bugün birçok devletin siyasi yelpazesindeki konumları çok çok güçlü.
Bütün bunlar, projelerin metan hidratların çıkarılmasına yönelik teknolojiler geliştirmesini son derece zorlaştırıyor. Aslında gezegende bu tür kaynakları geliştirmeye yönelik gerçek anlamda endüstriyel yöntemler henüz mevcut değil. Ancak konuyla ilgili gelişmeler devam ediyor. Hatta bu tür yöntemlerin mucitlerine verilmiş patentler bile var. Açıklamaları bazen o kadar fütüristiktir ki sanki bir bilim kurgu kitabından kopyalanmış gibi görünür.
Örneğin, http://www.freepatent.ru/ web sitesinde belirtilen “Su havzalarının dibinden gaz hidrat hidrokarbonların çıkarılması için bir yöntem ve bunun uygulanması için bir cihaz (RF patent No. 2431042)”: Buluş deniz yatağında bulunan minerallerin madenciliği alanına ilişkindir. Teknik sonuç, gaz hidrat hidrokarbonların üretimini arttırmaktır. Yöntem, havuzun tabanı boyunca hareket eden dikey bir taşıma bandı üzerine monte edilmiş kovaların keskin kenarları ile, taşıma bandının dikey olarak hareket ettiği ve tabana gömülme olasılığı bulunan bir tırtıl taşıyıcı kullanılarak alt katmanın yok edilmesinden oluşur. . Bu durumda gaz hidrat, ters çevrilmiş bir huninin yüzeyi tarafından sudan izole edilmiş bir alana kaldırılır, burada ısıtılır ve açığa çıkan gaz, huninin tepesine takılan bir hortum kullanılarak yüzeye nakledilir ve buna tabi tutulur. ek ısıtmaya. Yöntemin uygulanmasına yönelik bir cihaz da önerildi." Not: Bütün bunlar deniz suyunda, birkaç yüz metre derinlikte gerçekleşmelidir. Bu mühendislik işinin ne kadar karmaşık olduğunu ve bu şekilde üretilen metanın ne kadara mal olabileceğini hayal etmek bile zor.
Ancak başka yollar da var. İşte başka bir yöntemin açıklaması: “Denizlerin ve okyanusların dip çökeltilerindeki katı gaz hidratlardan gazları (metan, homologları vb.) Çıkarmak için, içine iki sütun borunun bir kuyuya daldırıldığı bilinen bir yöntem vardır. belirlenen gaz hidrat tabakasının tabanına kadar delinmiştir - bir enjeksiyon ve bir dışarı pompalama. Doğal sıcaklıktaki doğal su veya ısıtılmış su, enjeksiyon borusundan girer ve gaz hidratları, gaz hidrat oluşumunun tabanında oluşturulan küresel bir tuzakta biriken bir "gaz-su" sistemine ayrıştırır. Açığa çıkan gazlar başka bir boru kolonu aracılığıyla bu tuzaktan dışarı pompalanır... Bilinen yöntemin dezavantajı, teknik açıdan külfetli, maliyetli ve bazen rezervuarın mevcut su altı ortamına onarılamaz rahatsızlıklar getiren su altı sondajına ihtiyaç duyulmasıdır” (http://www.findpatent.ru).
Bu türden başka açıklamalar da verilebilir. Ancak daha önce sıralananlardan açıkça görülüyor ki, gaz hidratlardan metanın endüstriyel üretimi hala geleceğin meselesi. En karmaşık teknolojik çözümleri gerektirecektir. Ve bu tür projelerin ekonomisi henüz belli değil.
Ancak bu yönde çalışmalar oldukça aktif bir şekilde devam ediyor. Özellikle dünyanın en hızlı büyüyen bölgesinde yer alan ülkelerle ilgileniyorlar, bu da gaz yakıtına yönelik her geçen gün yeni bir talep ortaya çıktığı anlamına geliyor. Elbette Güneydoğu Asya’dan bahsediyoruz. Bu yönde çalışan devletlerden biri de Çin'dir. Böylece, People's Daily gazetesine göre, 2014 yılında deniz jeologları, kıyıya yakın bölgelerden birinde geniş çaplı çalışmalar yürüttüler. Sondaj, yüksek saflıkta gaz hidratlar içerdiğini göstermiştir. Toplamda 23 kuyu açıldı. Bu, bölgedeki gaz hidratların dağılım alanının 55 kilometrekare olduğunu tespit etmeyi mümkün kıldı. Ve Çinli uzmanlara göre rezervleri 100-150 trilyon metreküp civarında. Açıkçası verilen rakam o kadar büyük ki, bu rakamın fazla iyimser olup olmadığı ve bu tür kaynakların gerçekten çıkarılıp çıkarılamayacağı konusunda şüphe uyandırıyor (Çin istatistikleri genel olarak uzmanlar arasında sıklıkla soru işaretleri uyandırıyor). Yine de şu açık: Çinli bilim adamları bu yönde aktif olarak çalışıyorlar ve hızla büyüyen ekonomilerine çok ihtiyaç duyulan hidrokarbonları sağlamanın yollarını arıyorlar.
Japonya'daki durum elbette Çin'dekinden çok farklı. Ancak Yükselen Güneş Ülkesi'ne daha sakin zamanlarda bile yakıt sağlamak hiç de önemsiz bir iş değildi. Sonuçta Japonya geleneksel kaynaklardan yoksundur. Ve Mart 2011'de Fukushima nükleer santralinde yaşanan ve kamuoyunun baskısı altında ülke yetkililerini nükleer enerji programlarını azaltmaya zorlayan trajediden sonra, bu sorun neredeyse sınırına kadar kötüleşti.
Bu nedenle 2012 yılında Japon şirketlerinden biri, adalardan yalnızca birkaç on kilometre uzakta okyanus tabanının altında test sondajına başladı. Kuyuların derinliği birkaç yüz metredir. Artı, o yerde yaklaşık bir kilometre olan okyanusun derinliği.
Bir yıl sonra Japon uzmanların buradan ilk gazı elde etmeyi başardıkları kabul edilmelidir. Ancak tam bir başarıdan bahsetmek henüz mümkün değil. Japonlara göre bu alandaki endüstriyel üretim 2018'den önce başlayamaz. Ve en önemlisi, yakıtın nihai maliyetinin ne olacağını tahmin etmek zordur.
Yine de şunu söyleyebiliriz: İnsanlık hâlâ yavaş yavaş gaz hidrat yataklarına yaklaşıyor. Ve onlardan metan gazının gerçekten endüstriyel ölçekte çıkarılacağı günün gelmesi de mümkün.