Clatrat de metan - Methane clathrate

„Gheață arzătoare”. Metanul, eliberat prin încălzire, arde; picură apa.
Inset: structură clathrate (Universitatea din Göttingen, GZG. Abt. Kristallographie).
Sursa: Studiul geologic al Statelor Unite .

Clatratul de metan (CH 4 · 5.75H 2 O) sau (4CH 4 · 23H 2 O), numit și hidrat de metan , hidrometan , gheață de metan , gheață de foc , hidrat de gaz natural sau hidrat de gaz , este un compus solid de clatrat (mai specific , un hidrat de clatrat ) în care o cantitate mare de metan este prinsă într-o structură cristalină de apă, formând un solid similar cu gheața . Inițial, se crede că apare doar în regiunile exterioare ale sistemului solar , unde temperaturile sunt scăzute și gheața de apă este comună, depozite semnificative de clatrat de metan au fost găsite sub sedimente de pe fundul oceanului de pe Pământ . Hidratul de metan se formează atunci când apa legată de hidrogen și gazul metan intră în contact la presiuni ridicate și temperaturi scăzute în oceane.

Clatratii de metan sunt constituenți comuni ai geosferei marine de mică adâncime și apar în structuri sedimentare profunde și formează afloriri pe fundul oceanului. Se crede că hidrații de metan se formează prin precipitarea sau cristalizarea metanului care migrează din adâncime de-a lungul defectelor geologice . Precipitațiile apar atunci când metanul intră în contact cu apa din fundul mării supus temperaturii și presiunii. În 2008, cercetările efectuate pe stația Antarctica Vostok și miezurile de gheață EPICA Dome C au arătat că clatrații de metan erau prezenți și în miezurile de gheață adânci din Antarctica și înregistrează o istorie a concentrațiilor de metan atmosferic , datând de acum 800.000 de ani. Înregistrarea clatratului de metan cu miez de gheață este o sursă primară de date pentru cercetarea încălzirii globale , alături de oxigen și dioxid de carbon.

General

Hidrații de metan au fost descoperiți în Rusia în anii 1960, iar studiile pentru extragerea gazului din acesta au apărut la începutul secolului XXI.

Structura și compoziția

imaginea microscopului

Compoziția nominală de hidrat de clatrat de metan este (CH 4 ) 4 (H 2 O) 23 , sau 1 mol de metan pentru fiecare 5,75 moli de apă, corespunzând la 13,4% metan în masă, deși compoziția efectivă este dependentă de câte molecule de metan. se încadrează în diferitele structuri de cuști ale zăbrelei de apă . Densitatea observată este de aproximativ 0,9 g / cm 3 , ceea ce înseamnă că hidratul de metan va pluti la suprafața mării sau a unui lac, cu excepția cazului în care este legat la locul său prin formarea sau ancorarea la sediment. Un litru de solid clatrat de metan complet saturat ar conține, prin urmare, aproximativ 120 de grame de metan (sau aproximativ 169 litri de gaz metanic la 0 ° C și 1 atm), sau un metru cub de clatrat de metan eliberează aproximativ 160 de metri cubi de gaz.

Metanul formează un hidrat „structură-I” cu două dodecaedre (12 vârfuri, deci 12 molecule de apă) și șase cuști de apă tetradecaedrice (14 molecule de apă) pe unitate de celulă. (Datorită împărțirii moleculelor de apă între cuști, există doar 46 de molecule de apă pe unitate de celulă.) Aceasta se compară cu un număr de hidratare de 20 pentru metan în soluție apoasă. Un spectru de clorură de metan MAS RMN înregistrat la 275 K și 3,1 MPa arată un vârf pentru fiecare tip de cușcă și un vârf separat pentru metanul în fază gazoasă . În 2003, a fost sintetizat un intercalat de argilă-metan hidrat în care a fost introdus un complex de hidrat de metan la stratul intermediar al unei argile montmorillonite bogate în sodiu . Stabilitatea la temperatura superioară a acestei faze este similară cu cea a structurii-I hidrat.

Diagrama fazelor de hidrat de metan. Axa orizontală arată temperatura de la -15 la 33 Celsius, axa verticală arată presiunea de la 0 la 120.000 kilopascali (0 la 1.184 atmosfere). Se hidratează deasupra liniei. De exemplu, la 4 Celsius se formează hidrat peste o presiune de aproximativ 50 atm / 5000 kPa, găsită la aproximativ 500 m adâncime.

Zăcăminte naturale

Distribuția la nivel mondial a sedimentelor purtătoare de hidrat de gaze offshore confirmate sau deduse, 1996.
Sursa: USGS
Sediment purtător de hidrat de gaz, din zona de subducție din Oregon
Structura specifică a unei piese de hidrat de gaz, din zona de subducție din Oregon

Clatratii de metan sunt limitați la litosfera superficială (adică <2.000 m adâncime). Mai mult, condițiile necesare se găsesc doar în roci sedimentare continentale din regiunile polare unde temperaturile medii ale suprafeței sunt mai mici de 0 ° C; sau în sedimentele oceanice la adâncimi de apă mai mari de 300 m, unde temperatura apei inferioare este de aproximativ 2 ° C. În plus, lacurile adânci de apă dulce pot găzdui și hidrați de gaze, de exemplu, lacul Baikal de apă dulce , Siberia. Zăcămintele continentale au fost localizate în Siberia și Alaska în gresie și paturi de gresie la mai puțin de 800 m adâncime. Depozitele oceanice par a fi răspândite pe platforma continentală (vezi Fig.) Și pot apărea în sedimente la adâncime sau aproape de interfața sediment-apă . Pot acoperi depozite și mai mari de metan gazos.

oceanic

Hidratul de metan poate apărea sub diferite forme, cum ar fi masiv, dispersat în spațiile porilor, noduli, vene / fracturi / defecte și orizonturi stratificate. În general, se găsește instabil în condiții standard de presiune și temperatură, iar 1 m ^ 3 de hidrat de metan la disociere produce aproximativ 164 m ^ 3 de metan și 0,87 m ^ 3 de apă dulce. Există două tipuri distincte de depozite oceanice. Cel mai frecvent este dominat (> 99%) de metanul conținut într-o structură I clatrat și, în general, găsit la adâncime în sediment. Aici, metanul este izotopic ușor ( δ 13 C <−60 ‰), ceea ce indică faptul că este derivat din reducerea microbiană a CO 2 . Se consideră că clatrații din aceste depozite profunde s-au format in situ din metanul produs microbial, deoarece valorile δ 13 C ale clatratului și metanului dizolvat din jur sunt similare. Cu toate acestea, se crede, de asemenea, că apa dulce utilizată la presurizarea puțurilor de petrol și gaze din permafrost și de-a lungul rafturilor continentale din întreaga lume se combină cu metan natural pentru a forma clatrat la adâncime și presiune, deoarece hidrații de metan sunt mai stabili în apa dulce decât în ​​apa sărată. Variațiile locale pot fi larg răspândite, deoarece actul de a forma hidrat, care extrage apa pură din apele de formare salină, poate duce adesea la creșteri locale și potențial semnificative ale salinității apei de formare. Hidrații exclud în mod normal sarea din fluidul porilor din care se formează. Astfel, prezintă o rezistivitate electrică ridicată precum gheața, iar sedimentele care conțin hidrați au o rezistivitate mai mare decât sedimentele fără hidrați de gaze (Judecătorul [67]).

Aceste depozite sunt situate într-o zonă cu adâncime medie de aproximativ 300–500 m grosime în sedimente (zona de stabilitate a hidraților de gaz sau GHSZ) unde coexistă cu metanul dizolvat în apele porilor proaspete, nu sărate. Deasupra acestei zone, metanul este prezent doar sub forma sa dizolvată, la concentrații care scad spre suprafața sedimentului. Sub el, metanul este gazos. La Blake Ridge pe ascensiunea continentală a Atlanticului , GHSZ a început la 190 m adâncime și a continuat până la 450 m, unde a ajuns la echilibru cu faza gazoasă. Măsurătorile au indicat că metanul a ocupat 0-9% în volum în GHSZ și ~ 12% în zona gazoasă.

În cel de-al doilea tip mai puțin frecvent găsit lângă suprafața sedimentului, unele probe au o proporție mai mare de hidrocarburi cu lanț mai lung (<99% metan) conținute într-o clatrat de structură II. Carbonul provenit din acest tip de clatrat este izotopic mai greu ( δ 13 C este de -29 la -57 ‰) și se crede că a migrat în sus din sedimentele profunde, unde metanul s-a format prin descompunerea termică a materiei organice . Exemple de acest tip de depozit au fost găsite în Golful Mexicului și în Marea Caspică .

Unele zăcăminte au caracteristici intermediare între tipurile de surse microbiene și termice și sunt considerate formate dintr-un amestec al celor două.

Metanul din hidrații de gaz este generat în mod predominant de consorțiile microbiene care degradează materia organică în medii cu conținut scăzut de oxigen, metanul însuși fiind produs de arhaea metanogenă . Materia organică din cei mai puțini centimetri de sedimente este atacată mai întâi de bacteriile aerobe, generând CO 2 , care scapă din sedimente în coloana de apă . Sub această regiune de activitate aerobă, procesele anaerobe preiau, inclusiv, succesiv cu adâncimea, reducerea microbiană a nitriților / nitraților, a oxizilor metalici și apoi a sulfaților sunt reduși la sulfuri . În cele din urmă, metanogeneza devine o cale dominantă pentru remineralizarea carbonului organic .

Dacă rata de sedimentare este scăzută (aproximativ 1 cm / an), conținutul de carbon organic este scăzut (aproximativ 1%), iar oxigenul este abundent, bacteriile aerobe pot consuma toată materia organică din sedimente mai repede decât se epuizează oxigenul, deci nu se folosesc acceptori de electroni cu energie inferioară . Dar acolo unde ratele de sedimentare și conținutul de carbon organic sunt ridicate, ceea ce este de obicei cazul pe rafturile continentale și sub zonele ascendente ale curentului de limită vestică, apa porilor din sedimente devine anoxică la adâncimi de doar câțiva centimetri sau mai puțin. În astfel de sedimente marine bogate în organice, sulfatul devine cel mai important acceptor terminal de electroni datorită concentrației sale ridicate de apă de mare . Cu toate acestea, și ea este epuizată cu o adâncime de centimetri până la metri. Sub aceasta se produce metan. Această producție de metan este un proces destul de complicat, care necesită un mediu extrem de reducător (Eh -350 până la -450 mV) și un pH între 6 și 8, precum și un sintrofic complex , consorții de diferite soiuri de arhaea și bacterii. Cu toate acestea, doar arheile emit de fapt metan.

În unele regiuni (de exemplu, Golful Mexicului, bazinul Joetsu), metanul din clatrați poate fi cel puțin parțial derivat din degradarea termică a materiei organice (de exemplu, generarea de petrol), petrolul formând chiar și o componentă exotică în interiorul hidratului, care poate fi recuperată atunci când hidratul este disociat. Metanul din clatrați are de obicei o semnătură izotopică biogenă și foarte variabilă δ 13 C (-40 până la -100 ‰), cu o medie aproximativă de aproximativ -65 ‰. Sub zona clatratilor solizi, volume mari de metan pot forma bule de gaz liber în sedimente.

Prezența clatraților la un anumit loc poate fi adesea determinată prin observarea unui "reflector simulator de fund" (BSR), care este o reflecție seismică la nivelul sedimentului pentru a clatra interfața zonei de stabilitate cauzată de densitățile inegale ale sedimentelor normale și ale celor legate cu clathrates.

Pingosii cu hidrat de gaz au fost descoperiți în oceanele arctice Marea Barents. Metanul clocotește din aceste structuri în formă de cupolă, unele dintre aceste flăcări de gaz extinzându-se aproape de suprafața mării.

Dimensiunea rezervorului

Hidratat de gaz sub rocă carbonată.jpg


Mărimea rezervorului oceanic de clatrat de metan este puțin cunoscută și estimările mărimii sale au scăzut cu aproximativ un ordin de mărime pe deceniu, de când s-a recunoscut pentru prima dată că clatratele ar putea exista în oceane în anii 1960 și 1970. Cele mai mari estimări (de exemplu, 3 × 10 18 m 3 ) s-au bazat pe presupunerea că clatratele cu densitate totală ar putea acoperi întregul fund al oceanului adânc. Îmbunătățirile în ceea ce privește înțelegerea chimiei clatratului și a sedimentologiei au arătat că hidrații se formează doar într-o gamă îngustă de adâncimi ( rafturi continentale ), doar în unele locații din gama de adâncimi unde ar putea apărea (10-30% din zona de stabilitate a hidratului de gaz). ) și, de obicei, se găsesc la concentrații scăzute (0,9-1,5% în volum) în locurile în care apar. Estimările recente constrânse de eșantionarea directă sugerează că inventarul global ocupă între 1 × 10 15 și 5 × 10 15 metri cubi (0,24 și 1,2 milioane de mile cubi). Această estimare, care corespunde 500-2500 gigatone carbon (Gt C), este mai mică decât 5000 Gt C estimată pentru toate celelalte rezerve de combustibil geoorganic, dar substanțial mai mare decât ~ 230 Gt C estimată pentru alte surse de gaze naturale. Rezervorul de permafrost a fost estimat la aproximativ 400 Gt C în Arctica, dar nu s-au făcut estimări ale posibilelor rezervoare din Antarctica. Acestea sunt cantități mari. În comparație, carbonul total din atmosferă este de aproximativ 800 gigați (a se vedea Carbonul: apariție ).

Aceste estimări moderne sunt în mod semnificativ mai mici decât 10.000 - 11.000 Gt C (2 × 10 16 m 3 ) propuse de cercetătorii anteriori ca motiv pentru a considera clatrații ca fiind o resursă de combustibil geoorganic (MacDonald 1990, Kvenvolden 1998). Abundențele mai mici de clatrați nu exclud potențialul lor economic, dar un volum total mai scăzut și o concentrație aparent scăzută în majoritatea siturilor sugerează că doar un procent limitat de depozite de clatrați poate furniza o resursă viabilă din punct de vedere economic.

Continental

Clatratii de metan din rocile continentale sunt prinși în paturi de gresie sau silt la adâncimi mai mici de 800 m. Eșantionarea indică faptul că sunt formate dintr-un amestec de gaze derivate termic și microbial din care hidrocarburile mai grele au fost ulterior îndepărtate selectiv. Acestea apar în Alaska , Siberia și nordul Canadei .

În 2008, cercetătorii canadieni și japonezi au extras un flux constant de gaze naturale dintr-un proiect de testare la situl de hidrat de gaze Mallik din delta râului Mackenzie . Aceasta a fost a doua astfel de forare la Mallik: prima a avut loc în 2002 și a folosit căldură pentru a elibera metan. În experimentul din 2008, cercetătorii au reușit să extragă gazul prin scăderea presiunii, fără încălzire, necesitând mult mai puțină energie. Câmpul de hidrat de gaz Mallik a fost descoperit pentru prima dată de Imperial Oil în 1971–1972.

Uz comercial

Depozitele economice de hidrat sunt denumite hidrat de gaze naturale (NGH) și depozitează 164 m 3 de metan, 0,8 m 3 apă în 1 m 3 hidrat. Majoritatea NGH se găsește sub fundul mării (95%) unde există în echilibru termodinamic. Rezervorul sedimentar de hidrat de metan conține probabil de 2-10 ori rezervele cunoscute în prezent de gaze naturale convenționale , începând cu 2013. Aceasta reprezintă o sursă potențial importantă de combustibil hidrocarbonat în viitor . Cu toate acestea, în majoritatea siturilor, se crede că depozitele sunt prea dispersate pentru extracție economică. Alte probleme cu care se confruntă exploatarea comercială sunt detectarea rezervelor viabile și dezvoltarea tehnologiei de extragere a gazului metan din depozitele de hidrați.

În august 2006, China a anunțat planurile de a cheltui 800 de milioane de yuani (100 milioane de dolari SUA) în următorii 10 ani pentru a studia hidrații de gaze naturale. O rezervă potențial economică din Golful Mexic poate conține aproximativ 100 de miliarde de metri cubi (3,5 × 10 12  cu ft) de gaz. Bjørn Kvamme și Arne Graue de la Institutul de fizică și tehnologie de la Universitatea din Bergen au dezvoltat o metodă de injectare a CO^
2
în hidrați și inversarea procesului; extrăgând astfel CH 4 prin schimb direct. Metoda Universității din Bergen este testată pe teren de ConocoPhillips și de statul Japan Oil, Gas and Metals National Corporation (JOGMEC) și parțial finanțată de Departamentul de Energie al SUA. Proiectul a atins deja faza de injecție și a analizat datele rezultate până la 12 martie 2012.

La 12 martie 2013, cercetătorii JOGMEC au anunțat că au extras cu succes gazul natural din hidratul de metan înghețat. Pentru a extrage gazul, s-au folosit echipamente specializate pentru a găuri și depresuriza zăcămintele de hidrat, determinând separarea metanului de gheață. Gazul a fost apoi colectat și conductat la suprafață unde a fost aprins pentru a-și demonstra prezența. Potrivit unui purtător de cuvânt al industriei, „A fost [primul] experiment din lume care produce gaze din hidrat de metan”. Anterior, gazul fusese extras din zăcămintele de pe uscat, dar niciodată din zăcămintele din larg care sunt mult mai frecvente. Câmpul de hidrat din care a fost extras gazul este situat la 50 de kilometri (31 mi) de centrul Japoniei în canalul Nankai , la 300 de metri (980 ft) sub mare. Un purtător de cuvânt al JOGMEC a remarcat „Japonia ar putea avea în sfârșit o sursă de energie pe care să o numească a sa”. Geologul marin Mikio Satoh a remarcat "Acum știm că este posibilă extracția. Următorul pas este să vedem cât de departe Japonia poate reduce costurile pentru a face tehnologia viabilă din punct de vedere economic". Japonia estimează că există cel puțin 1,1 trilioane de metri cubi de metan prinși în jgheabul Nankai, suficient pentru a satisface nevoile țării de mai bine de zece ani.

Atât Japonia, cât și China au anunțat în mai 2017 o descoperire pentru extracția clatraților de metan, când au extras metan din hidrați din Marea Chinei de Sud . China a descris rezultatul ca o descoperire; Praveen Linga de la Departamentul de Inginerie Chimică și Biomoleculară de la Universitatea Națională din Singapore a fost de acord „Comparativ cu rezultatele pe care le-am văzut din cercetările japoneze, oamenii de știință chinezi au reușit să extragă mult mai mult gaz în eforturile lor”. Consensul industriei este că producția la scară comercială rămâne la câțiva ani.

Ingrijorari privitoare la mediu

Experții avertizează că impactul asupra mediului este încă investigat și că metanul - un gaz cu efect de seră cu aproximativ 25 de ori mai mult potențial de încălzire globală într-o perioadă de 100 de ani (GWP100) decât dioxidul de carbon - ar putea scăpa în atmosferă dacă ceva nu merge bine. Mai mult, deși este mai curat decât cărbunele, arderea gazelor naturale creează și emisii de carbon.

Hidrați în prelucrarea gazelor naturale

Operațiuni de rutină

Clatrații de metan (hidrați) se formează, de asemenea, în mod obișnuit în timpul operațiunilor de producere a gazelor naturale, când apa lichidă este condensată în prezența metanului la presiune ridicată. Se știe că molecule mai mari de hidrocarburi precum etanul și propanul pot forma și hidrați, deși molecule mai lungi (butani, pentani) nu se pot încadra în structura cuștii de apă și tind să destabilizeze formarea hidraților.

Odată formate, hidrații pot bloca conductele și echipamentele de procesare. În general, acestea sunt îndepărtate prin reducerea presiunii, încălzirea sau dizolvarea lor prin mijloace chimice (metanolul este frecvent utilizat). Trebuie să se asigure că îndepărtarea hidraților este controlată cu atenție, din cauza potențialului ca hidratul să treacă printr-o tranziție de fază de la hidratul solid la eliberarea de apă și metan gazos la o rată ridicată atunci când presiunea este redusă. Eliberarea rapidă a gazului metan într-un sistem închis poate duce la o creștere rapidă a presiunii.

În general, este de preferat să se prevină formarea sau blocarea hidraților de echipamente. Acest lucru se realizează în mod obișnuit prin îndepărtarea apei sau prin adăugarea de etilen glicol (MEG) sau metanol , care acționează pentru a deprima temperatura la care se vor forma hidrați. În ultimii ani, s-au dezvoltat alte forme de inhibitori ai hidraților, cum ar fi inhibitorii de hidrat cinetic (creșterea sub-răcirii necesare pe care hidrații trebuie să se formeze, în detrimentul ratei crescute de formare a hidraților) și anti-aglomerate, care nu împiedică se formează hidrați, dar împiedică lipirea acestora pentru a bloca echipamentul.

Efectul tranziției fazei de hidrat în timpul forării în apă adâncă

Atunci când găuriți în formațiuni portante de petrol și gaze scufundate în apă adâncă, gazul rezervorului poate curge în gaura sondei și poate forma hidrați de gaz datorită temperaturilor scăzute și a presiunilor ridicate găsite în timpul forării în apă adâncă. Hidrații de gaz pot curge apoi în sus cu noroi de foraj sau alte fluide descărcate. Când hidrații cresc, presiunea din inel scade și hidrații se disociază în gaz și apă. Expansiunea rapidă a gazului evacuează fluidul din fântână, reducând presiunea în continuare, ceea ce duce la o disociere mai mare a hidraților și la o ejectare suplimentară a fluidului. Expulzarea violentă rezultată a fluidului din inel este o cauză potențială sau un factor care contribuie la „lovitură”. (Loviturile, care pot provoca explozii, de obicei nu implică hidrați: vezi Explozie: lovitură de formare ).

Măsurile care reduc riscul formării de hidrați includ:

  • Debite mari, care limitează timpul pentru formarea hidratului într-un volum de fluid, reducând astfel potențialul de lovitură.
  • Măsurarea atentă a debitului liniei pentru a detecta obturarea incipientă a hidratului.
  • O atenție suplimentară la măsurarea momentului în care ratele de producție a gazelor sunt scăzute și posibilitatea formării de hidrați este mai mare decât la debitele de gaz relativ ridicate.
  • Monitorizarea carcasei puțului după ce este „ închisă ” (izolată) poate indica formarea de hidrat. După „închidere”, presiunea crește în timp ce gazul difuzează prin rezervor până la gaura de foraj ; rata de creștere a presiunii prezintă o rată de creștere redusă în timp ce se formează hidrați.
  • Adăugările de energie (de exemplu, energia eliberată prin stabilirea cimentului utilizat la finalizarea puțului) pot crește temperatura și transforma hidrații în gaz, producând o „lovitură”.

Recuperarea exploziei

Diagrama conceptuală a cupolelor de izolare a petrolului, formând pâlnii cu susul în jos pentru a ține uleiul la nave de suprafață. Platforma petrolieră scufundată este în apropiere.

La adâncimi suficiente, metanul se complexează direct cu apă pentru a forma hidrați de metan, așa cum s-a observat în timpul deversării de petrol Deepwater Horizon în 2010. Inginerii BP au dezvoltat și au implementat un sistem de recuperare a petrolului submarin peste vărsarea de petrol dintr-o fântână de petrol adânc de 1.500 m sub nivelul mării pentru a captura petrolul care scapă. Aceasta a presupus amplasarea unei cupole de 125 de tone (276.000 lb) peste cea mai mare scurgere a puțului și conductarea acestuia către un vas de depozitare la suprafață. Această opțiune avea potențialul de a colecta aproximativ 85% din scurgerea de ulei, dar anterior nu a fost testată la astfel de adâncimi. BP a desfășurat sistemul în perioada 7-8 mai, dar a eșuat din cauza acumulării de clatrat de metan în interiorul cupolei; cu densitatea sa scăzută de aproximativ 0,9 g / cm 3 , metanul se hidratează acumulat în cupolă, adăugând flotabilitate și obstrucționând fluxul.

Clatratii de metan și schimbările climatice

Metanul este un puternic gaz cu efect de seră . În ciuda scurtei sale perioade de înjumătățire atmosferică de 12 ani, metanul are un potențial de încălzire globală de 86 peste 20 de ani și 34 peste 100 de ani (IPCC, 2013). Eliberarea bruscă a unor cantități mari de gaze naturale din depozitele de clatrat de metan a fost ipotezată ca o cauză a schimbărilor climatice trecute și, eventual, viitoare . Evenimentele posibil legate în acest mod sunt evenimentul de dispariție permian-triasic și maximul termic paleocen-eocen .

Oamenii de știință din domeniul climei precum James E. Hansen prezic că clatrații de metan din regiunile permafrost vor fi eliberate din cauza încălzirii globale, dezlănțuind forțe puternice de feedback care pot provoca schimbări climatice fugace .

Cercetările efectuate în 2008 în Arctica Siberiană au descoperit că milioane de tone de metan au fost eliberate cu concentrații în unele regiuni care ajung până la 100 de ori peste normal.

În timpul investigării Oceanului Arctic Siberian de Est în timpul verii, cercetătorii au fost surprinși de concentrația ridicată de metan și au teorizat că acesta este eliberat din buzunarele de clatrați de metan încorporate în gheață pe fundul mării, care au fost destabilizate de apă mai caldă.

În 2014, pe baza cercetărilor pe marginile continentale marine din Atlanticul de nord al Statelor Unite, de la Capul Hatteras la Georges Bank , un grup de oameni de știință de la US Geological Survey, Departamentul de Geoștiințe, Universitatea de Stat din Mississippi, Departamentul de Științe Geologice, Universitatea Brown și Pământ Resurse Technology, a susținut că a existat o scurgere largă de metan.

Oamenii de știință de la Centrul pentru hidrat de gaz arctic (CAGE), mediu și climă de la Universitatea din Tromsø , au publicat un studiu în iunie 2017, care descrie peste o sută de cratere de sedimente oceanice , de aproximativ 300 de metri lățime și până la 30 de metri adâncime, formate din cauza erupții explozive, atribuite hidraților de metan destabilizatori, în urma retragerii stratului de gheață în ultima perioadă glaciară , cu aproximativ 15.000 de ani în urmă, la câteva secole după încălzirea Bølling-Allerød . Aceste zone din jurul Mării Barents , încă scurg metanul și astăzi și umflăturile existente cu rezervoare de metan ar putea avea în cele din urmă aceeași soartă.

Hidrați de gaze naturale pentru stocarea și transportul gazelor

Deoarece clatrații de metan sunt stabili la o temperatură mai mare decât gazul natural lichefiat (GNL) (−20 față de -162 ° C), există un anumit interes în transformarea gazului natural în clatrați (gaz natural solidificat sau SNG), mai degrabă decât lichidarea acestuia atunci când îl transportați de către nave maritime . Un avantaj semnificativ ar fi că producția de hidrat de gaz natural (NGH) din gaz natural la terminal ar necesita o instalație frigorifică mai mică și mai puțină energie decât ar face GNL. Compensând acest lucru, pentru 100 de tone de metan transportat, ar trebui transportate 750 de tone de hidrat de metan; deoarece acest lucru ar necesita o navă cu o deplasare de 7,5 ori mai mare sau ar necesita mai multe nave, este puțin probabil să se dovedească fezabil din punct de vedere economic. de tetrahidrofuran (THF) ca co-invitat. Odată cu includerea tetrahidrofuranului , deși există o ușoară reducere a capacității de stocare a gazelor, s-a demonstrat că hidrații sunt stabili timp de câteva luni într-un studiu recent la -2 ° C și presiunea atmosferică. Un studiu recent a demonstrat că SNG poate fi format direct cu apă de mare în loc de apă pură în combinație cu THF.

Vezi si

Note

Referințe

linkuri externe

Cercetare

Video