Замороженный метан

Потенциальный источник энергии – газовые гидраты – образуется в морских глубинах, а также в мощных геологических отложениях в условиях вечной мерзлоты.
Источник: газета Handelsblatt

Тот факт, что метан содержится в угольных пластах, известен давно. Он является основным компонентом природных газов угольных пластов, не затронутых процессами газового выветривания (деметанизацией). Концентрация метана в смеси природных газов угольных пластов составляет 80–98%. Однако то, что значительные запасы газа скрыты на морских глубинах от 500 м, известно немногим.

Молекулы замерзшего метана, или метанового льда-гидрата метанола (соединенные между собой молекулы воды и метана), образуются при давлении не менее 50 бар и температурах 2–4 градуса по Цельсию. Именно на морских глубинах от 500 м и царят подобные условия. При комнатной температуре метановый лед тает. Размер таких молекул зависит от их возраста, глубины и местоположения их залегания. Чем глубже и старше молекулы, тем они больше и могут достигать 0,6 мм. Особенно активно они растут в пористых песках. Ученые США и Германии, по сообщению немецкой экономической и финансовой газеты Handelsblatt, проявляют большой интерес к изучению их природы и возможных способов добычи. Как сообщил «НГ-энергии» известный российский ученый-газовик Алексей Хайтун, в России исследований газовых гидратов не проводится.

В подобных залежах метанового льда, отмечают ученые, скрывается вдвое больше энергии, чем во всех ныне разведанных запасах угля, нефти и природного газа вместе взятых. Но главное состоит в том, что это возобновляемый ресурс, поскольку молекулы метана снова и снова возникают. Причем метан считается достаточно чистым энергоносителем, поскольку при его сгорании не образуются сажа, сера и угарный газ, а только двуокись углерода.

Сейчас между учеными идут споры относительно возможности организации промышленной добычи метанового льда, поскольку он распределен на значительной территории и организовать его сбор не так-то просто. Как отмечает в этой связи газете Handelsblatt Стефан Клапп из исследовательского Центра изучения моря и окружающей среды Бременского университета, метановый лед может стать многообещающим преемником нефти и природного газа. Вся задача состоит в том, чтобы научиться его добывать. Стефан Клапп согласился ответить на вопросы «НГ-энергии».

– Какой энергетический потенциал имеет новый источник энергии?

– Газовые гидраты, в том числе метановые гидраты, представляют собой твердые тела, в которых накапливается природный газ, прежде всего метан. Если бы удалось собирать метан со дна морей, то его можно было бы использовать как известный нам природный газ для получения энергии. Но на этом пути возникает ряд проблем. Они сводятся к следующему.

Газовые гидраты стабильны только при высоком давлении и относительно низких температурах. Такое необходимое давление возникает на глубинах в несколько сотен метров. Это означает, что эти соединения можно встретить только в морских глубинах. Из этого следует, что для их добычи требуется создать новые технологии для работы в морских глубинах. Причем подобная техника должна быть в состоянии обеспечить транспорт и сохранение этих соединений на поверхности Земли, поскольку иначе они легко разлагаются на воду и газ.

– Где имеются месторождения гидрата метана и как их можно географически распределить?

– Газовые гидраты образуются в морских глубинах, а также в мощных геологических отложениях в условиях вечной мерзлоты. Такие условия характерны для Канады и северных областей России. В море газовые гидраты можно обнаружить в Черном море, в Мексиканском заливе, у побережья Канады, Перу, Новой Зеландии, на острове Окинава, в Пакистане и в других местах. В принципе для образования газовых гидратов необходимы не только высокое давление и холод, но и метан. В свою очередь, метан создается в результате микробиологической активности при разложении органической материи или путем термокаталитических процессов разложения углеводородов – например, нефти. Только в том случае, если растворенный в воде газ превзойдет определенную стадию насыщения при соответствующем давлении и температурах, происходит образование газовых гидратов. Многие ученые полагают, что на продолжении континентальных шельфов в морях и океанах могут существовать газовые гидраты, поскольку там царят идеальные условия для их образования.

– Когда можно начать добычу газовых гидратов и что для этого необходимо?

– Теоретически человечество в состоянии уже сейчас начать подобную эксплуатацию морских глубин и зоны вечной мерзлоты. Научно-производственные консорциумы уже проводили успешное тестовое бурение в Северной Канаде. Японцы активно работают над производственным использованием газовых гидратов. Главным на сегодня является вопрос экономичности. Сейчас для многих государств добыча других энергоносителей является более приоритетной, чем газовых гидратов. Их добыча намного дороже, чем добыча нефти и природного газа, а поэтому менее эффективна. В тот момент, когда произойдет удорожание добычи традиционных углеводородов, настанет звездный час для газовых гидратов. Проблема утилизации выделяющегося из газовых гидратов при обычных условиях газа уже решена рядом фирм, в том числе и канадскими.

– Какие технологии необходимы для использования этого источника энергии?

– Чтобы разморозить газовые гидраты, существуют три метода. Первый – химические добавки, которые направляются в буровую скважину и служат для дестабилизации газовых гидратов. В результате гидраты разлагаются на воду и газ, который поднимается вверх и улавливается приборами. Второй – термическое разложение газовых гидратов с помощью горячей воды. Третий – искусственное снижение давления в пластах газовых гидратов, что приводит к их разложению и освобождению газа.

Многие научные учреждения работают сейчас над поиском технологий, позволяющих осуществлять транспортировку газовых гидратов в их первоначальной форме до электростанций, работающих на газе. Для этого необходимо изменять их так, чтобы они уже не оставались стабильными, но еще не разлагались – так называемое метастабильное состояние.